1.2 Исходные данные

Таблица 1.

Исходные данные.

№	Наименование	Единицы измерения	Численное значение	Обозначение
1	2	3	4	5
1	Теплоемкость вещества в аппарате и входных потоках.	КДж/кгК	4,19	Ср
	Теплоемкость хладагента.			Cхл
2	Плотность вещества в аппарате и входных потоках.	Кг/л	1,2	
	Плотность насыщенного хладагента.		0,978	pхл
3	Тепловой эффект реакции	КДж/моль	400	Н
4	Предэкспонентциальный множитель константы скорости	1/мин	20 1 10 2	К10 К20 К30 К40
5	Энергия активации	КДж/моль	20000 25000 20000 20000	Е1 Е2 Е3 Е4
6	Концентрация компонента А на входе	моль/л	1.1	Савх
7	Расход на входе в реактор (основной поток)	л/мин	1.5	1
8	Расход на входе в реактор (растворитель)	л/мин	0.5	2
9	Температура хладагента	0С	30	tхл
10	Температура на входе в реактор (основной поток)	0С	30	t1
11	Температура на входе в реактор (растворитель)	0С	40	t2
12	Коэффициент теплопередачи		10
13	Расход хладагента	л/мин	0.5	хл

2. Разработка математической модели аппарата

Описание полной математической модели объекта – довольно сложная, а нередко просто невыполнимая задача. Учёт всех особенностей функционирования объекта необходим лишь в редких случаях, когда точность модели, описывающей объект, имеет первостепенное значение. Поэтому на практике обычно ограничиваются теми свойствами объекта, которые играют наиболее важную роль в процессе его эксплуатации, пренебрегая малосущественными факторами, лишь усложняющими модель.

2.1 Стехиометрический анализ и модель кинетики

Скорость реакции для каждой стадии:

С учётом стехиометрии получим:

Полученная система кинетических уравнений полностью определяет динамику превращений компонентов реакции.

2.2 Математическая модель динамики объекта

Допущения:

Структура потоков в аппарате описывается моделью идеального смешения.

Физико-химические параметры реакционной смеси и хладагента не зависят от температуры и концентрации компонентов, т. е. являются постоянными.моделирование кинетика аппарат программа

Потери тепла в окружающую среду отсутствуют.

Стенки аппарата тепла не аккумулируют.

Транспортным запаздыванием при изменении входных переменных пренебрегаем.

Считаем тепловой эффект реакции приведенным к первой стадии.

Изменение подачи хладагента не влияет на его уровень в рубашке.

Расход хладагента на входе и на выходе одинаков.

Температура хладагента одинакова во всём объёме рубашки.

Математическая модель динамики объекта записывается в виде дифференциальных уравнений, выражающих баланс вещества, энергии с учётом принятых допущений и упрощений.

В данном случае математическая модель динамики реактора идеального смешения состоит из общего уравнения баланса по жидкости, уравнений материального баланса по каждому компоненту в реакторе, уравнения теплового баланса реакционной смеси и хладагента в рубашке.

1.Общее уравнение материального баланса и по компонентам:

2. Уравнение теплового баланса для реакционной смеси:

3. Уравнение теплового баланса для рубашки:

В качестве начальных условий для решения уравнений динамики выступают значения выходных переменных в статике.