Получение оптимальных проектных решений и их анализ с использованием математических моделей. Литовка Ю.В. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

В связи с тем, что мы будем рассматривать статический режим работы реактора, приравняем нулю произ-
водную по времени. Система уравнений примет вид:
(
)
()
lCk
dl
ldC
u
11
1
−= ; (1.57)
(
)
() ()
lCklCk
dl
ldC
u
2211
2
−=
. (1.58)
Скорость u может бить выражена через массовый расход m реакционной среды через аппарат:
4/
2
D
m
S
m
u
ρπ
=
ρ
=
, (1.59)
где ρ – плотность реакционной среды; S – площадь сечения трубы; D – диаметр трубы.
Подставив выражение (1.59) в уравнения (1.57) и (1.58), получаем систему уравнений, удобную для расче-
та:
(
)
()
ρ
π
−=
4
1
2
11
1
D
Ck
dl
ldC
m ; (1.60)
(
)
() ()()
ρ
π
−=
4
1
2
2211
2
D
lCkCk
dl
ldC
m
; (1.61)
k
1
= A
1
exp(–E
1
/RT); (1.62)
k
2
= A
2
exp(–E
2
/RT). (1.63)
Граничные условия: C
1
(0) = C
вх
, С
2
(0) = 0, где С
вх
– концентрация этилена на входе в реактор.
Для использования в уравнениях (1.60), (1.61), концентрацию С
вх
следует перевести из процентов в
моль/м
3
по формуле
эт
вх
%100 µ
ρ
=
µ
C
C ,
где µ
эт
– молекулярная масса этилена, моль/кг.
Порядок выполнения работы
1. Составить блок-схему алгоритма решения системы уравнений (1.60) – (1.63) математической модели
статики реактора разложения этилена.
2. Подготовить программу для ЭВМ, реализующую алгоритм из п. 1.
3. Получить статические характеристики по следующим каналам:
а) Т → С
1
(l), С
2
(l). Температура Т изменяется от Т
0
до Т
1
с шагом ∆Т = 25°. При этом m = const, С
вх
= const.
б) С
вх
→ С
1
(l), С
2
(l). Концентрация С
вх
изменяется от С
вх0
до С
вх1
с шагом ∆С = 5 %. При этом Т = const, m =
const.
в) m → C
1
(l), C
2
(l). Массовый расход изменяется от m
0
до m
1
с шагом ∆m = 0,15 кг/с. При этом Т = const, С
вх
= const.
В зависимости от варианта статические характеристики следует получать только по одному каналу, для
которого указаны значения границ изменения входной координаты в табл. 1.3.
Исходные данные, необходимые для расчета, сведены в табл. 1.3. Величина L – длина реактора. Констан-
ты: R = 8,31 Дж/моль⋅град; Е
1
= 251 000 Дж/моль; Е
2
= 297 000 Дж/моль; А
1
= 2⋅10
11
; А
2
= 8⋅10
12
; ρ = 1,4 кг/м
3
; D
= 0,1 м. Шаг интегрирования ∆l = 0,5 м.
Таблица 1.3
№ вариан-
та
m, кг/с С
вх
, %
Т,
К
L, м
Т
0
,
К
Т
1
,
К
С
вх0
, % С
вх1
, % m
0
, кг/с m
1
, кг/с
1 0,5 30 – 160 1250 1300 – – – –
2 – 20 1360 40 – – – – 0,2 0,5
3 1,0 – 1360 80 – – 20 30 – –
4 0,2 40 – 200 1200 1250 – – – –
5 0,2 – 1200 200 – – 30 40 – –
6 – 20 1250 190 – – – – 0,5 1
7 2,2 25 – 180 1300 1360 – – – –

Страницы