Моделирование систем. Фролов С.В - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

3.1. Химический реактор с мешалкой и змеевиком
Реактор (рис. 1) представляет собой сферическую усеченную емкость диаметром D, м и высотой H, м, снабженную ме-
шалкой. На входном и выходном трубопроводах реактора установлены клапаны с пропускной способностью K
v1
и K
v2
соот-
ветственно. Вследствие перепада давлений на входе Р
вх
и на дне емкости Р в реактор поступает жидкая смесь веществ А и В
температурой t
вх
, концентраций C
А
вх
и C
В
вх
соответственно. Выходит жидкость из реактора вследствие перепада давлений на
дне Р и на выходе Р
вых
(Р
вх
= 230 000 Па, Р
вых
= 101 325 Па). Давление Р складывается из атмосферного Р
а
(Р
а
= 101 325 Па) и
давления столба жидкости высотой h. В реакторе протекает химическая реакция по схеме CВА →+
r
со скоростью реак-
ции r = K exp (–E / (RT )) С
A
C
B
, моль/(м
3
⋅с). Здесь множитель K = 30 м
3
/(моль⋅с), энергия активации Е = 25 000 Дж/моль, уни-
версальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль⋅К) и температура смеси в реакторе Т, К. Тепловой эффект эндотермической
химической реакции – ∆Н, Дж/моль. Для поддержания необходимых условий протекания реакции
Н
D
Р
вх
, t
вх
, C
А
вх
, C
В
вх
Р
а
, t, C
А
, C
В
, C
С
Р
Р
т
вх
, t
т
вх
Р
а
, t
т
K
v1
K
v2
K
v3
Р
а
h
Рис. 1. Химический реактор с мешалкой и змеевиком
в змеевик, который характеризуется поверхностью теплообмена S и внутренним диаметром трубы d, подают теплоноситель
температурой t
т
вх
= = 90 °С. Коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной массе K
т
= 1000 Дж/(м
2
⋅с⋅К). На
входе в змеевик установлен клапан с пропускной способностью K
v3
. Давление теплоносителя перед клапаном равно
Р
т
= 230 000 Па. Давление теплоносителя в змеевике равно Р
а
= 101 325 Па. Теплоемкости и плотности реакционной массы и
теплоносителя считаются постоянными и равны соответственно c
р
, Дж/(кг⋅К), ρ, кг/м
3
; c
рт
= 4100 Дж/(кг⋅К), ρ
т
= 1000 кг/м
3
.
Номинальный статический режим соответствует таким расходам реакционной массы и теплоносителя, при которых в
реакторе поддерживается температура реакционной массы равная 50 °С.
3.2. Химический реактор периодического действия
с мешалкой и рубашкой
В снабженный мешалкой химический реактор (рис. 2) с постоянным объемом реакционной смеси, внутренним диамет-
ром d, внешним диаметром D и высотой H, м, загружается жидкая смесь веществ А и В температурой t
вх
, концентраций C
А
вх
и C
В
вх
соответственно. В реакторе протекает химическая реакция по схеме
CВА
→+
r
со скоростью реакции r = K exp (–
E / (RT ) С
A
C
B
, моль/(м
3
⋅с). Здесь множитель K = 30 м
3
/(моль⋅с), энергия активации Е = 43000 Дж/моль, универсальная газо-
вая постоянная R = 8,31 Дж/(моль⋅К) и температура смеси в реакторе Т, К. Тепловой эффект экзотермической химической
реакции ∆Н, Дж/моль. Для поддержания необходимых условий протекания реакции в рубашку для нагрева подается тепло-
носитель температурой t
тг
вх
= 90 °С, для охлаждения t
тх
вх
= 15 °С. Коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакци-
онной
Н
d
Р
т
вх
, t
тг
вх
Р
а
, t
т
v1
Р
вх
, t
вх
, C
А
вх
, C
В
вх
D
v2
Р
т
вх
, t
тх
вх
Рис. 2. Химический реактор периодического действия с
мешалкой и рубашкой
массе K
т
= 1000 Дж/(м
2
⋅с⋅К). На входе в рубашку установлены клапаны для подачи горячего и холодного теплоносителя с
пропускной способностью K
v1
и
K
v2
соответственно.
Давление теплоносителя перед клапаном равно Р
т
= 230 000 Па. Давле-
ние теплоносителя в рубашке равно Р
а
= 101 325 Па. Теплоемкости и плотности реакционной массы и теплоносителя счита-
ются постоянными и равны соответственно с
р
, Дж/(кг⋅К), ρ, кг/м
3
; с
рт
= = 4100 Дж/(кг⋅К), ρ
т
= 1000 кг/м
3
.

Страницы