Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме. Уравнение материального баланса для элементарного объема проточного химического реактора

Выделим в движущемся потоке реакционной смеси элементарный параллелепипед с гранями dx, dy, dz и обозначим материальные потоки (рисунок 8.8).

1, 1’ – конвективный перенос

2, 2^’ – диффузионный перенос.

X

Рисунок 8.8 – Элементарный объем химического

проточного реактора

О ходе реакции будем судить по изменению молярной концентрации вещества J (C_J).

Изменение количества вещества J в ходе химической реакции обусловлено: конвекцией, диффузией, химической реакцией и накоплением вещества в химическом реакторе

. (8.1)

Составляющие материального баланса можно определить:

(8.2)

где – вектор скорости;
D – коэффициент диффузии;
– градиент концентрации;
– оператор Лапласа.

После преобразования получим уравнение материального баланса элементарного объема проточного химического реактора:

. (8.3)