Моделирование каталитических процессов. Кузнецов В.А. - 8 стр.

                                      8



сквозн ого к ан аласбоковы ми «карман ами» , частичн о захваты ваю щими по-
ток , чем и определяется н аличиепродольн ого перемеш иван ия. Э тамодель
ок азалась н еу добн ой : математическ оеописан иеееслож н о, н еясн о, к ак
определятьраспред елен ие«к арман ов» по д лин ек ан алов и д р.
    Я чеисту ю и к ан альчату ю модели, к ак правило, использу ю т д ля объ яс-
н ен ия механ изма перен оса теплоты и вещества в слоек атализатора.
Д ля расчета и ан ализа процессов в н епод виж н ом слоечащеиспользу -
ю т к вазигомоген н у ю мод ель. П о э той мод ели гетероген н ы й слой к а-
тализатора пред ставляю т в вид епрон ицаемой сплош н ой сред ы , через
к отору ю проход ит поток газа или ж ид к ости. В э той сред епротек ает
химическ ая реак ция со ск оростью , равн ой н аблю д аемой ск орости
превращен ия. К аж д ой точк епростран ства приписы ваю тся опред елен -
н ы езн ачен ия к он цен траций , температу р и д авлен ий , к оторы еплавн о
и н епреры вн о измен яю тся по всему слою . П ри э том н еу читы ваю тся
д ей ствительн оерасполож ен иеотд ельн ы х зерен к атализатора, их к он -
ф игу рация, ф орма проход ов меж д у зерн ами. С ред а харак теризу ется
э ф ф ек тивн ы ми к оэ ф ф ициен тами д иф ф у зии и теплопровод н ости. Раз-
личаю т к оэ ф ф ициен ты перен оса в слое к атализатора в прод ольн ом
(параллельн о к массовому поток у ) D l , λ I и поперечн ом (перпен д ик у -
лярн о к массовому поток у ) D r , λ r н аправлен иях. В общем слу чаеэ ти
к оэ ф ф ициен ты н еявляю тся постоян н ы ми параметрами слоя, поск оль-
к у зависят н етольк о от стру к ту ры слоя, ф изическ их харак теристик ре-
ак цион н ой смеси, н о и от харак тера поток а и располож ен ия в слое. О д-
н ак о, если исходить из к вазигомоген н ой модели, то мик роэ лемен том
слоя к атализатора является объ ем, зан имаемы й примерн о од н им зер-
н ом к атализатора. Т ак ая э лемен тарн ая ячей к а мн огок ратн о повторяется
в слое, и харак тер процессов, происходящих в э той ячей к е, определяет ха-
рак тер процессов в слое. Е сли размеры э лемен тарн ой ячей ки н амн ого
мен ьш еразмеров слоя, то э лемен тарн ы е процессы , происход ящие в
н ей , мож н о у средн ить и пользоваться у средн ен н ы ми коэ ф ициен тами пе-
рен оса д ля всего слоя. Е сли размеры ячеек н е сильн о отличаю тся от
размеров самого слоя (н апример, диаметр тру бк и в 4-6 раз больш едиамет-
разерен катализатора, засы пан н ого в н ее), то пользоваться у средн ен н ы ми
к оэ ф ф циен тами перен осан ерек омен ду ется.
   П ри составлен ии математического описан ия реак тора с н еподвиж н ы м
слоем к атализатора по к вазигомоген н ой модели прин имаю т следу ю щие
допу щен ия: 1) движ ен иепоток а во всех точк ах слоя — у стан овивш ееся;
2) слой одн ороден и изотропен по всем н аправлен иям; 3) ф изическ иеха-
рак теристик и поток а по всему слою постоян н ы ; 4) перепад давлен ия по
слою прен ебреж имо мал.
   Э ти у словия справедливы , к огда ск орость газового поток а вы сок а, что
приводит к отсу тствию вн еш н едиф ф у зион н ого тормож ен ия; теплопро-
водн ость и размеры частичек так овы , что градиен тами температу р и к он -
цен траций веществ по радиу сам частичек мож н о прен ебречь. Т ак ова ф и-