1. Материальный баланс рив

Рассмотрим химическую реакцию в общем виде:

aA+bB↔cC+dD

Выберем бесконечно малый объём реактора dV.

Физический приход:

[кг/c]=[(м³/с)/(м³/кмоль)]∙(кг/кмоль)

Физический расход:

[кг/с]=[(кмоль/м³∙с)∙(м³)∙(кг/кмоль)

Согласно закону сохранения массы веществ, экстраполируя его на случай реактора приравниваем расходную и приходную часть, сокращая на :

Учитывая, что , аполучим

- уравнение материального баланса РИВ

- характеристическое уравнение

2. Тепловой баланс рив

- теплота физического прихода

[кДж/с]=[(м³/c)∙(кДж/м³/град)∙(град)]

- теплота химической реакции

[кДж/c]=[(кмоль/м³∙c)∙(кДж/кмоль)∙(м³)]

- теплота, расходуемая на теплообменные устройства

[кДж/c]=[(кДж/м²∙град∙с)∙(м²/м³)∙(град)∙(м³)]

- теплота физического расхода

[кДж/с]=[(м³/c)∙(кДж/м³/град)∙(град)]

По закону сохранения энергии:

- уравнение политермы

Согласно уравнению материального баланса РИВ имеем:

Заменив и опустив индексы перед переменными, имеем

- уравнение политермы

В случае работы реактора в адиабатическом режиме слагаемое

так как отсутствует теплообменное устройство, и тогда получим:

отсюда, разрешая уравнение относительно, получим

, где верхний знак(+) относится к экзотермической реакции, а нижний(-) – к эндотермической.

Введём обозначения:

- адиабатический коэффициент

Физический смысл адиабатического коэффициента: на столько градусов изменится температура реакционной смеси, если степень превращения будет равна 1, то есть, если ключевой реагент прореагировал полностью.

Тогда уравнение адиабаты примет вид:

3. Материальный баланс рпс

Составим материальный баланс:

Таким образом,

- уравнение материального баланса РПС

- характеристическое уравнение РПС

4. Тепловой баланс рпс

- теплота физического прихода

- теплота химической реакции

- теплота на теплообменные устройства

- теплота физического расхода

По закону сохранения энергии:

- уравнение политермы

Согласно уравнению материального баланса РИВ имеем:

Заменим и получим

- уравнение политермы

При адиабатическом режиме работы реактора слагаемое

и тогда получим:

отсюда получим

- уравнение адиабаты

Верхний знак(+) в этом уравнении относится к экзотермической реакции, а нижний(-) – к эндотермической.

Введём обозначения:

- адиабатический коэффициент

Тогда уравнение адиабаты примет вид:

3. Программные расчеты и результаты

3.1Выбор реактора

Обоснование выбора адиабатического реактора для гидрирования ацетона.

Сравнивая работу ректоров идеального вытеснения и полного смешения в адиабатическом режиме при одном и том же времени, мы нашли значение степени превращения и температуры, на основе этих данных вычислили значение скорости реакции и получили, что скорость в РПС больше значения скорости РИВ при прочих равных условиях, следовательно выбираем реактор полного смешения.

Выбираем одно фиксированное время τ=0.0001 с,при этом времени для РИВ степень превращения х будет равно 0.11, а для РПС х получается равная 0.123

Выбираем фиксированном времени τ=0.0001 с, при это времени для РИВ температураT=500, а для РПС Т=506.

Считаем скорость для РИВ и РПС при фиксир. степени превращения и температуре

Скорость в РПС будет больше чем в РИВ, следовательно, выбираем РПС.