2) Рассчитываем тепло, выделяющееся в процессе реакции.
Согласно закону Гесса:
,
(6.4)
где
- энтальпия реакции, Дж/моль;
-
стехиометрический коэффициент каждого
компонента, участвующего в химической
реакции;
-
энтальпия образования каждого вещества
при средней температуре реакции, Дж/моль;
является
положительным для продуктов реакции и
отрицательным для исходных соединений.
Принимаем среднюю температуру в реакторе:
К
Находим энтальпии образования компонентов в газовой фазе при 431К [8]:
кДж/моль;
кДж/моль;
кДж/моль.
Поскольку давление в системе составляет 1,6 МПа, то необходимо в энтальпию внести поправку на давление. Расчет ведем по методу, предложенному в работах [4, 7], основанному на принципе соответственных состояний:
,
(6.5)
где
- ацентрический фактор;
-
поправка к энтальпии на давление,
характеризующая поведение простого
вещества;
-
функция отклонения в поведении
рассматриваемого вещества от поведения
простого вещества;
-
идеально-газовая энтальпия вещества
при рассматриваемой температуре,
Дж/моль;
-
искомая энтальпия, в нашем случае это
,
Дж/моль;
-
газовая постоянная, равная 8,31441
Дж/(мольК);
-
критическая температура вещества, К.
Для бензола:
Tc=562.1 К; Рс=48,3 атм; ω=0,2121672.
Подставляя в формулу (6.5) известные значения переменных, находим:
;
кДж/моль.
Аналогично
для циклогексана:
К;
;
;
кДж/моль.
Таким образом, энтальпия реакции будет равна:
кДж/моль
= -212700 Дж/моль.
Теплота реакции определяется по формуле:
,
(6.6)
где Qr – тепловой эффект реакции, Вт;
ΔrH – энтальпия реакции, Дж/моль;
NC6H6 – мольный расход бензола, вступившего в реакцию, моль/с.
NC6H6 =14,2 кмоль/ч= 3,94 моль/с.
Тепло реакции будет равно:
Вт
Итого количество приходящего тепла будет равно
Вт
3) Принимаем, что потери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода теплоты.
=
·0,05
=
·0,05=71313
Вт
4) Рассчитаем тепловой поток на выходе из реактора. Расчет проводим аналогично расчету, приведенному в п. 1.
Твыхода = 180+273=453К
Расчет представляем в виде таблицы 10.
Таблица 10 - Расчет количества тепла выходящего из реактора с реакционными газами
|
Компонент |
N, кмоль/ч (разд. 3.3.2) |
Ni, моль/с,
|
Дж/(моль·К) |
|
|
Бензол |
0,75 |
0,2 |
125,3 |
11825,2 |
|
Водород |
39,6 |
11,0 |
29,00 |
144507,0 |
|
Азот |
37,4 |
10,4 |
29,81 |
140290,8 |
|
Циклогексан |
14,2 |
3,9 |
172,33 |
307925,0 |
|
Итого,
|
|
|
|
604548,0 |
,
,
Вт
