20

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

Курсовая работа защищена

с оценкой ____________

Руководитель,

канд. техн. наук, доцент

_____________ А. В. Сугак

10.05.2012

Моделирование химической реакции в каскаде реакторов идеального смешения

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Математическое моделирование технических систем»

ЯГТУ 240801.65-009 КР

Нормоконтролер Работу выполнил

канд. техн. наук, доцент студент гр. ММ-32

______А. В. Сугак _____ Ахметшин Р.А.

10.05.2012 10.05.2012

2012

Реферат

21 с., 3рис., 3 табл., 4 источника.

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ, ПАРАМЕТРЫ УРАВНЕНИЯ АРРЕНИУСА, КАСКАД РЕАКТОРОВ, ОПТИМАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА, ПРЯМАЯ РЕАКЦИЯ, ОБРАТНАЯ РЕАКЦИЯ, УРАВНЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА

Объектом исследования является каскад реакторов идеального смешения.

Цель работы – приняв в качестве критерия оптимизации суммарный объем всех реакторов каскада, рассчитать установку для получения вещества “В” из вещества “А”.

В процессе работы производились математические расчеты, строились графики зависимостей. В результате были определены параметры уравнения Аррениуса, составлено уравнение материального баланса, рассчитано значение оптимальной температуры и суммарного объема реакторов каскада.

Эффективность в каскаде реакторов идеального смешения - изменение концентрации реагирующих веществ на входе в реактор носит скачкообразный характер, средняя движущая сила процесса в таком аппарате будет меньше, чем в аппарате полного вытеснения.

Область применения - реакторы идеального смешения наиболее широко применяются для проведения таких процессов, как нитрование, сульфирование, полимеризация.

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики - реактор идеального смещения обычно снабжены каким либо перемешивающим устройством и характеризуется постоянством концентрации реагирующих веществ во всем объеме реактора в данный момент времени, вследствие практически мгновенного смещения реагирующих веществ в реакционном объеме.

Содержание

Реферат 3

Введение 5

Исходные данные 6

Основные задачи курсовой работы:

1. Определение параметров уравнения Аррениуса. 7

2. Расчет скорости химической реакции. 9

3. Расчет установки для получения продукции реакции. 11

4. Расчет реакторов на «температурную устойчивость». 16

5. Заключение 19

Список используемых источников 20

Введение

Математическое моделирование технических систем является одним из основных видов интеллектуальной деятельности инженера. Моделирование предполагает построение моделей реально существующих систем с целью:

1. создания инженерных методов и расчетов;

2. определения конструктивных параметров аппаратов;

3. оптимизации режима работы аппарата и оптимизации процесса;

4. создания средств автоматизации и систем управления.

Математической моделью называют приближенное описание какого-либо процесса или явления внешнего мира, выраженное с помощью математической символики.

Типовая модель процесса подбирается на основании имеющихся сведений об условиях проведения рассматриваемого процесса в аппарате выбранного типа.

При выборе модели необходимо учитывать следующее:

1) Модель должна наиболее полно отражать характер потоков вещества и энергии при одновременно достаточно простом математическом описании;

2) Параметры модели могут быть определены экспериментально или расчетным способом.

Исходные данные к расчету:

Химическая реакция описывается уравнением:

_(1.0)

В последовательно работающих реакторах смешения протекает химическая реакция которая описывается уравнением (1.0).Значение К₁ и К₂ измеренных для ряда значений температур и сведений расположенных ниже в табл. 1 и в табл.2.

Табл. 1

СA0, Кмоль *м3	Сb0, Кмоль *м3	V, М3/мин	Общая степень превращения, XA	Кол-во aппаратов
2,6	0	0,4	0,8	3

Табл. 2

Зависимость константы скорости хим. реакции от температуры, К1/К2, (мин-1/ мин-1)
300	350	400	450	500	550
3.8*10-9 9*10-9	2,8*10-3 7,4*10-3	0,11 1,7*10-3	1,24 9,81*10-2	12,0 2,48	63 38,11

Приняв в качестве критерия оптимизации суммарный объем всех реакторов каскада рассчитать установку для получения вещества “B” из вещества “A”.