Моделирование систем. Фролов С.В - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

3.3. Химический реактор трубчатого типа с рубашкой
Реактор (рис. 3) представляет собой цилиндрическую емкость с внутренним диаметром d, внешним диаметром D и высотой
H, м. В реактор поступает жидкая смесь веществ А и В температурой t
вх
, концентраций C
А
вх
и C
В
вх
соответственно (Р
вх
= 230 000
Па, Р
а
= 101 325 Па). На входе в реактор установлен клапан с пропускной способностью K
v1
. Давление смеси перед клапаном равно
Р
вх
= 230 000 Па. Давление смеси в реакторе равно Р
а
= 101 325 Па. 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 ак-
тивации Е = 30 000 Дж/моль, универсальная 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 в рубашку для нагрева реакционной массы подается теплоноситель температурой t
т
вх
= 90 °С. На входе теплоноси-
теля в реактор установлен клапан с пропускной способностью K
v2
. Давление теплоносителя перед клапаном
Н
D
Р
вх
, t
вх
, C
А
вх
, C
В
вх
Р
а
, t, C
А
, C
В
, C
С
Р
т
вх
, t
т
вх
Р
а
, t
т
K
v1
K
v2
d
Рис. 3. Химический реактор трубчатого типа с рубашкой
равно Р
вх
= 230 000 Па. Давление теплоносителя после клапана равно Р
а
(Р
а
= 101 325 Па). Коэффициент теплопередачи от
теплоносителя к реакционной массе K
т
= 1000 Дж/(м
2
⋅с⋅К). 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 на выходе из реакторе
поддерживается температура реакционной массы равная 55 °С.
3.4. Горизонтальный химический реактор с мешалкой и змеевиком
Реактор (рис. 4) представляет собой горизонтальную цилиндрическую емкость диаметром D, м и длиной H, м, снабжен-
ную мешалками. На входном и выходном трубопроводах реактора установлены клапаны с пропускной способностью K
v1
и
K
v2
соответственно. Вследствие перепада давлений на входе Р
вх
и на дне емкости Р в реактор поступает жидкая смесь ве-
ществ 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 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 =
25000 Дж/моль, универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль⋅К) и температура смеси в реакторе Т, К. Тепловой эф-
фект эндотермической химической реакции – ∆Н, Дж/моль. Для поддержания необходимых условий протекания реакции в
змеевик, который характеризуется поверхностью теплообмена S и внутренним
H
Р
вх
, t
вх
, C
А
вх
, C
В
вх
Р
а
, t, C
А
, C
В
, C
C
Р
т
вх
, t
т
вх
Р
а
, t
т
K
v1
K
v2
K
v3
h
Р
а
D
Рис. 4. Горизонтальный химический реактор с мешалкой и змеевиком
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. Теплоемко-
сти и плотности реакционной массы и теплоносителя считаются постоянными и равны соответственно c
р
, Дж/(кг⋅К), ρ,

Страницы