ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
7
танных моделей по нескольким уровням построения. Для реактора с не-
подвижным слоем катализатора первым уровнем служит математическая
модель сложной химической реакции, протекающей в кинетической час-
ти . Вторым уровнем для реактора с неподвижным слоем является мо-
дель процесса на одном пористом зерне катализатора. Составные части
указанной модели представляют собой стадии переноса вещества и тепло -
ты внутри зерен катализатора и химического превращения на активной
его поверхности . Связи между стадиями описываются уравнениями ма-
териального и теплового балансов. Третьим уровнем служит модель в
элементе неподвижного слоя с учетом процессов переноса вещества и те-
плоты по данному слою . Модель второго уровня входит в модель третьего
уровня как составная часть. Четвертый уровень – это модель реактора, в
которой учтено расположение отдельных слоев катализатора, теплооб-
менных и других устройств . Пятым уровнем является каталитический
узел в целом.
Способы выделения уровней и составных частей сложного процесса в
реакторе должны соответствовать принципу инвариантности составных
частей процесса к масштабу на данном уровне модели реактора. Сущ-
ность принципа инвариантности состоит в том, что закономерности про -
текания процессов в составных частях данного уровня модели не зависят
от его масштаба, влияние которого учитывается взаимодействием между
составными частями рассматриваемого уровня и граничными условиями.
Так , зависимости наблюдаемой скорости реакции от концентрации и
температуры на пористом зерне катализатора не зависят от масштаба
следующего уровня (слоя катализатора) и входят в него как составляю -
щие математической модели в неподвижном слое. Математическая модель
может включать одновременно признаки предыдущих уровней и данно-
го уровня или признаки только рассматриваемого уровня. Первую мо-
дель называют более «сильной» по сравнению со второй . Выбор модели
определяется решением практических задач . Для расчета и анализа про -
цессов в неподвижном слое катализатора часто используют математиче-
скую модель, менее «сильную». При этом, исходя из свойств темпе-
ратурных и концентрационных полей каждой фазы в аппарате и характе-
ра массо - и теплообмена между фазами, различают три типа физических
моделей неподвижного слоя катализатора: ячеистую , канальчатую и
квазигомогенную.
Согласно ячеистой модели, слой катализатора представляют в виде ря-
да последовательно расположенных ячеек — реакторов идеального сме-
шения. Длина каждой такой ячейка ∆l = Dlw (D — коэффициент диф -
фузии; w — линейная скорость потока). Ячеистой моделью можно поль-
зоваться при условии равенства коэффициентов диффузии и температуро -
проводности (D = α) и при достаточно малых размерах ячейки ∆l по
сравнению с полной длиной слоя.
По канальчатой модели слой катализатора рассматривают в виде
7
тан н ы х моделей по н еск ольк им у ровн ям построен ия. Д ля реак тора сн е-
подвиж н ы м слоем к атализатора п ервы м у ровн ем слу ж ит математическ ая
модель слож н ой химическ ой реакции, протек аю щей в к ин етическ ой час-
ти. В т оры м у ровн ем для реак тора с н епод виж н ы м слоем является мо-
дель процесса н а одн ом пористом зерн ек атализатора. С оставн ы ечасти
у к азан н ой модели представляю т собой стадии перен оса вещества и тепло-
ты вн у три зерен к атализатора и химическ ого превращен ия н а ак тивн ой
его поверхн ости. С вязи меж д у стадиями описы ваю тся у равн ен иями ма-
териальн ого и теплового балан сов. Трет ьим у ровн ем слу ж ит мод ель в
э лемен тен епод виж н ого слоя су четом процессов перен оса вещества и те-
плоты по дан н ому слою . М одель второго у ровн я входитв модельтретьего
у ровн я к ак составн ая часть. Ч етверты й у ровен ь – э то модель реак тора, в
к оторой у чтен о располож ен ие отдельн ы х слоев к атализатора, теплооб-
мен н ы х и дру гих у строй ств. П яты м у ровн ем является к аталитическ ий
у зел в целом.
С пособы вы делен ия у ровн ей и составн ы х частей слож н ого процесса в
реак торедолж н ы соответствовать прин ципу ин вариан тн ости составн ы х
частей процесса к масш табу н а дан н ом у ровн емодели реак тора. С у щ-
н ость прин ципа ин вариан тн ости состоит в том, что зак он омерн ости про-
тек ан ия процессов в составн ы х частях дан н ого у ровн я модели н езависят
от его масш таба, влиян иек оторого у читы вается взаимодей ствием меж д у
составн ы ми частями рассматриваемого у ровн я и гран ичн ы ми у словиями.
Т ак , зависимости н аблю даемой ск орости реак ции от к он цен трации и
температу ры н а пористом зерн е к атализатора н е зависят от масш таба
след у ю щего у ровн я (слоя к атализатора) и входят в н его к ак составляю -
щиематематическ ой модели в н еподвиж н ом слое. М атематическая модель
мож ет вк лю чать одн овремен н о призн ак и преды д у щих у ровн ей и д ан н о-
го у ровн я или призн ак и тольк о рассматриваемого у ровн я. П ерву ю мо-
дель н азы ваю т более«сил ьн ой » по сравн ен ию со второй . В ы бор модели
определяется реш ен ием прак тическ их задач. Д ля расчета и ан ализа про-
цессов в н еподвиж н ом слоек атализатора часто использу ю т математиче-
ск у ю модель, мен ее «сильн у ю » . П ри э том, исходя из свойств темпе-
рату рн ы х и к он цен трацион н ы х полей к аж дой ф азы в аппаратеи харак те-
ра массо- и теплообмен а меж д у ф азами, различаю т три типа ф изическ их
моделей н еподвиж н ого слоя к атализатора: ячеист у ю , кан ал ьчат у ю и
квазигом оген н у ю .
С огласн о ячеистой модели, слой к атализатора представляю т в видеря-
да последовательн о располож ен н ы х ячеек — реак торов ид еальн ого сме-
ш ен ия. Д лин а к аж д ой так ой ячей к а ∆l = Dlw (D — к оэ ф ф ициен т диф -
ф у зии; w — лин ей н ая ск орость поток а). Я чеистой моделью мож н о поль-
зоваться при у словии равен ства коэ ф ф ициен тов диф ф у зии и температу ро-
провод н ости (D = α) и при д остаточн о малы х размерах ячей к и ∆l по
сравн ен ию сполн ой д лин ой слоя.
П о к ан альчатой модели слой к атализатора рассматриваю т в виде
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »
