Графический метод расчета числа ступеней каскада РИС
Для реакций, описываемых кинетическими уравнениями, не позволяющими аналитически решать их уравнение относительно Сi (например, реакции дробного порядка) при расчете каскада приходится прибегать к численным методам.
Наглядным является графический способрасчета каскада реакторов, использующий графический метод определения концентрации реагентов на выходе из реактора идеального смешения. Принцип расчета :
1) Сначала графически решают уравнение для первой секции.
Характеристическое уравнениеРИС-Н:
, или 
Отсюда для первой секции строим два графика скоростей:
1- прямую 
с тангенсом угла наклона 
(const) (const) (переменная)
(предполагаем время пребывания реагентов в каждом реакторе одинаковым:
τ1 = τ2 =…= τn
2 - график функции wA = f(CA) (какой задан, например, wA = к • 
), на пересечении двух этих графиков находят концентрацию С1 (рис. 3).
2) Определив таким образом графически С1, решают уравнение для второй секции.Для этого строят вторую прямую
(const) (const) (переменная)
и находят точку его пересечения с графиком функции wA = f(CA) (какой задан, например, wA = к • ).
Для расчета концентрации на выходе из N-гo реактора (n-й секции)гра-фическое решение повторяют N раз.
Если требуется рассчитать число секций N, необходимее для достижения заданной степени превращенияXA , графическое построение продолжают до тех пор, пока абсцисса точки пересечения прямой
и графика функции wA = f(CA) не будет удовлетворять условию
.
Рис. 3 – Зависимость скорости реакции от концентрации для расчета каскада реакторов идеального смешения, состоящего из секций одинакового объема
Пример
Дана реакция второго порядка
2А →R, или 2А → R + S,
кинетическое уравнение wA = 2,5 • 
(к = 2,5), конечная степень превращения ХА=0,8, 
. . Определить, сколько времени потребуется для проведения реакции в:
а) РИВ-Н;
Б) РИС-Н;
в) каскаде РИС-Н,где все секции каскада имеют одинаковый объем
(V1 = V2 = ... = Vn), подобранный таким образом, что среднее время пребывание в каждой из них равно 
.
Рис. 4 – Зависимость скорости реакции от концентрации дня расчета числа секций каскада реакторов идеального смешения.
Из рисунка 4 видим, что для достижения указанной степени превращения необходимо четыре секции. Оказывается, чю на выходе из 4-й секциистепень превращения даже выше, чем задана по условию, но в трех секциях степень превращения не достигается).
Таким образом, суммарное среднее время пребывания реагентов в каскаде реакторов идеального смешения составляет
Для расчета каскада РИС-Н аналитическим методомсоставляем
для каждой ступени каскада уравнение материального баланса:
Дата добавления: 2016-06-02; просмотров: 3981;