Общая химическая технология. Брянкин К.В - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2.5. ИСТИННОЕ ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ
Если объем реакционной смеси не изменяется во времени (V = V
0
), то для всех типов реакторов истинное
время пребывания реагентов в реакторе τ
и
равно условному времени пребывания τ, рассчитанному по уравне-
нию (2.13).
Если V ≠ V
0
, что имеет существенное значение, главным образом, для газообразных реагентов, то для РИВ
и РИС-Н истинное время пребывания отличается от условного времени пребывания и равенство между τ
и
и τ не
соблюдается. В частном случае, при линейной зависимости объема реакционной смеси от степени превращения
()
[
]
()()()
τε1τε1τε1
1
τ
1
0,
0
0,
0
0,
Vd
dХ
Х
С
dХV
dХN
dХV
ХNd
d
N
V
r
А
АА
А
АА
АА
АА
АА
А
А
+
=
+
=
+
−
−=−=−
.
Интегрируя это уравнение, получаем для РИВ
()
∫
+−
=
А
Х
ААA
А
А
Хr
Х
С
0
0,и
ε1
d
τ
. (2.46)
Аналогично для РИС-Н можно получить
()
ААA
АА
Хr
ХС
ε1
d
τ
0,
и
+−
=
. (2.47)
Подставив в эти уравнения значение
A
r− из уравнения (2.23), находим:
• для необратимой реакции п-го порядка для РИВ
()
()
А
Х
п
А
п
АА
п
А
Х
Х
Х
kС
А
d
1
ε1
1
τ
0
1
1
0,
и
∫
−
+
=
−
−
; (2.48)
• для РИС-Н
(
)
()
А
п
А
п
А
п
АА
Х
ХkС
Х
−
+
=
−
−
1
ε1
τ
1
0,
1
и
. (2.49)
В РИС-П газовые реакции проводят очень редко, поэтому режим работы этого реактора, когда V ≠ V
0
,
здесь не рассматривается.
2.6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕАКТОРА
В реальных реакторах заданная степень превращения достигается при большем времени пребывания реа-
гентов в реакторе, чем это следует из уравнений, полученных для идеальных реакторов. В реальном реакторе
вытеснения это обусловлено наличием продольного и поперечного перемешивания, отражаемых коэффициен-
тами D
L
и D
R
уравнения (2.27), а в реальном реакторе смешения – тем, что не достигается полное (идеальное)
перемешивание реакционной смеси и коэффициент δ > 1 [уравнение (2.34)].
Степень отклонения реального реактора от идеального определяют экспериментально. Для этого в жид-
кость или газ, поступающие в реактор, вводят индикатор, а затем через некоторые промежутки времени изме-
ряют концентрацию этого индикатора в жидкости на выходе из
реактора. По полученным данным строят так называемые кривые
отклика. В результате анализа этих кривых определяют не только
значения коэффициентов D
L
, D
R
и α, но и такие важные характери-
стики, как минимальное, максимальное и среднее время пребывания
элемента объема жидкости в реакторе, особенности переходного
периода в реакторе (режима перехода из одного установившегося
состояния в другое) и др.
Наиболее широкое распространение получили два
метода ввода индикатора (два вида возмущения): ступенчатый и
импульсный.
Ступенчатый метод ввода индика- тора чаще применяют на
практике; объясним его на примере реактора вытеснения. Сверху
реактора в момент времени τ
0
по всему поперечному сечению не-
прерывно вводят небольшой объем ин- дикатора (например, какого-
либо красителя) (рис. 2.20). Затем определяют изменение во
времени концентрации индикатора в жидкости на выходе из ре-
актора. По полученным данным строят кривую изменения
концентрации индикатора на выходе во времени С
ин
= f (τ) – кривую
отклика; при ступенчатом вводе индика- тора ее называют F – выходной
кривой.
Жидкость
Индикатор
Отбор проб
индикатора
РИС. 2.20. СХЕМА РЕАКТОРА
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИВЫХ
ОТКЛИКА

Страницы