Политермический режим. Простая необратимая экзотермическая реакция А → R

4.3.2 Политермический режим. Простая необратимая экзотермическая реакция А → R В общем случае процессы в химическом проточном реакторе идеального смешения описывается системой уравнений , , , ад при С 1, Тх Т , С иТ Т 1, (4.18) Система уравнений (4.9) для простой необратимой реакции имеет вид: , А А, ад при , С Тх СА и Т Т , (4.19) Т Для простоты исключим индекс обозначающий принадлежность веществу А и номеру реакции, тогда получим , , ад при , С Тх С иТ Т , Т Скорость превращения вещества А равна , r ,T 1 Тогда систему (3.30) перепишем в виде 56 (4.20) 1 1 ад при Тх 0иТ (4.21) Т Т Решение первого уравнения системы (4.21): kτ x 1 kτ Тогда с учётом этого систему уравнений можно представить, как 1 ад при Тх 1 0иТ (4.22) Т Т Из второго уравнения получим уравнение, которое позволяет рассчитать значения температуры в реакторе Тх ад 1 1 1 Адиабатический режим В=0 при значениях То=310 ⁰С и CAo =2,5 кмоль/м3 340 T, K 335 330 325 320 315 Т 500 1000 1500 2000 3000 310 310 320 330 340 57 350 360 T, K 370 х 1,0 360 0,9 355 0,8 350 0,7 345 0,6 340 0,5 335 0,4 x Т Т 0,3 0,2 330 325 320 0,1 315 0,0 310 T, K 1000 2000 3000 4000 5000 6000 t, c (-12000/T) Исходные данные Тх 320 ⁰С То 310 ⁰С F м2 Дж/(кмоль) K 320 Вт/(м2К) Дж/(кг·К) кг/м3 B ΔТад 1/c 26,74 ⁰С k 1013·e 1/c CA0 2,5 CB0 кмоль/м3 кмоль/м3 Qp 2 ·107 ср 2,2·103 ρ 850 Адиабатический режим В=0 при значениях То=300 ⁰С и CAo =4,5 кмоль/м3 T, K 350 345 340 335 330 325 320 315 310 305 300 300 310 320 330 58 T‐T τ=500 с τ=960 с τ=1200 с τ=1700 с τ=2700 с 340 350 T, K 360 х 1,0 350 0,9 345 0,8 340 0,7 335 0,6 330 0,5 325 0,4 320 x T, K T, K 0,3 0,2 315 310 0,1 305 0,0 300 500 (-12000/T) 1000 1500 2000 Исходные данные Тх 2500 T, K 3000 t, c 320 ⁰С То 300 ⁰С кмоль/м3 F м2 2 ·107 Дж/(кмоль) K 320 Вт/(м2К) ср 2,2·103 B 1/c ρ 850 Дж/(кг·К) кг/м3 ΔТад 48,13 ⁰С k 1/c CA0 1013·e 4,5 кмоль/м3 CB0 Qp Политермический режим В=0,000513 с-1 при значениях То=300 ⁰С и CAo =4,5 кмоль/м3 59 T, K 360 350 340 T‐T τ=100 с τ=500 с τ=800 с τ=1300 с τ=2300 с 330 320 310 300 290 300 х 310 320 330 340 350 T, K 1,0 350 0,9 345 0,8 340 0,7 335 0,6 330 0,5 325 0,4 320 0,3 0,1 T, K 315 x T, K T, K 0,2 360 310 305 0,0 300 (-12000/T) 500 1000 1500 2000 Исходные данные Тх 2500 t, c 3000 320 ⁰С То 300 ⁰С кмоль/м3 F м2 2 ·107 Дж/(кмоль) K 320 Вт/(м2К) 2,2·103 Дж/(кг·К) B 0,000513 1/c k 1013·e CA0 4,5 кмоль/м3 CB0 Qp ср 1/c ΔТад 850 кг/м3 48,13 ρ ⁰С Политермический режим В=0,000513 с-1 при значениях То=300 ⁰С и CAo =6 кмоль/м3 60 T, K 360 350 340 330 320 310 300 T‐T 100 480 920 1420 2420 290 300 310 320 330 350 0,8 340 0,7 335 0,6 330 345 x T, K T, K 0,4 0,3 305 0,0 300 1500 (-12000/T) Исходные данные Т 320 ⁰С о 300 ⁰С F 3 м2 Дж/(кмоль) K 320 Вт/(м2К) 2,2·103 Дж/(кг·К) B 0,000513 1/c 850 кг/м 3 ΔТ 64,17 ⁰С 1/c C 6,0 кмоль/м3 Т C кмоль/м3 Q 2 ·107 с ρ p р t, c х 1013·e B0 315 0,1 1000 T, K 320 310 500 T, K 360 325 0,2 A0 350 1,0 х 0,9 0,5 k 340 61 ад