11 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Математическая модель стационарного режима реактора с мешалкой и рубашкой

12 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Для построения математической модели химического превращения в реакторе с мешалкой в стационарном состоянии принимаются следующие допущения:

•движение потоков реакционной смеси в реакторе (основной поток) и теплоносителя в рубашке (вспомогательный поток) представляется гидродинамическими моделями идеального перемешивания

•параметры потока теплоносителя в рубашке (обозначаются нижним индексом «Т») неизменны, кроме температуры потока теплоносителя в рубашке

•реакции в реакторе гомогенны, без фазовых переходов

•все процессы происходят в жидкой фазе, все реакции протекают одновременно

•тепловые эффекты стадий химической реакции не зависят от температуры

•при теплообмене между основным и вспомогательным потоками учитывается только теплопередача

•коэффициент и поверхность теплопередачи между основным и вспомогательным потоками являются постоянными и не изменяются

13 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Математическое описание реактора с мешалкой и рубашкой

1.1v 0 xA0 vxA V R gAR 0;

1.2xB xB0 12 (xA xA0 );

1.3v 0 xC0 vxC V R gCR 0;

1.4xD xD0 12 [(xA xA0 ) (xC xC0 )];

2.1gAR 2r1 2r2 ;

2.2gBR r1 r2 ;

2.3gCR 2r1 2r2 2r3;

2.4gDR r3;

14Построение компьютерных моделей химических реакторов

3.1r1 k1xA2 xB ;

3.2r2 k2 xC2 ;

3.3r3 k3 xC2 ;

4.1k1 A1 exp E1 RT ;

4.2k2 A2 exp E2 RT ;

4.3k3 A3 exp E3 RT ;

5 v 0 v V R (gAR gBR gCR gDR ) 0;

15 Построение компьютерных моделей химических реакторов

6 v 0 Cp0 T 0 vCpT V R qR [FT qT ]cр 0;

Выполнив преобразование для выражения в квадратных скобках:

TT (0)

получим вместо уравнения 6 уравнение 6’:

16 Построение компьютерных моделей химических реакторов

6' v 0 Cp0 T 0 vCpT V R qR

vT CpTTT (0) vT CpTTT (L) 0;

7 qR 2( HCR1 )r1 ( HBR2 )r2 ( HDR3 )r3;

8 qT K T TT T

9 Cp CindpA xA CindpB xB CindpC xC CindpD xD

17Построение компьютерных моделей химических реакторов

10.1CindpA aA bAT cAT 2 dAT 3 ;

10.2CindpB aB bBT cBT 2 dBT 3 ;

10.3CindpC aC bCT cCT 2 dCT 3 ;

10.4CindpD aD bDT cDT 2 dDT 3 ;

18 Построение компьютерных моделей химических реакторов

19 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Информационная матрица системы уравнений математического описания