Исследование гомогенного процесса, протекающего в реакторах идеального смешения и вытеснения

Исследование гомогенного процесса, протекающего в реакторах идеального смешения и вытеснения

Проверил руководитель

преп.________А.Э. Петров

“____”___________2018г.

Выполнил студент

________     В.Е. Приставко

“___”____________2018 г.

Содержание

1Теоретическая часть        3

1.1 Скорость реакций. Закон действующих масс.        3

1.2 Кинетические уравнения. Катализатор. Закон действующих масс.        4

1.3  Математическое описание процессов перемещения веществ        6

1.4  Модели реактора идеального смешения и вытеснения с        7

учетом протекания химической реакции        7

1.5 Тепловой режим в идеальных реакторах        8

2 Практическая часть        11

2.1 Математическое описание процессов химического превращения        11

2.2 Математическое описание процессов перемещения веществ        11

2.2.1 Гидродинамическое уравнение для реактора идеального смешения        11

2.2.2 Гидродинамическое уравнение для реактора идеального вытеснения        12

2.2.3 Объединенная система для реакторов идеального вытеснения и идеального смешения        12

2.2.3.1 Объединенная система для реактора идеального вытеснения        12

2.2.3.2 Объединенная система для реактора идеального смешения        12

2.3 Математические модели химических реакторов с учетом теплового режима        13

2.3.1 Расчет теплоемкости и теплового эффекта        13

2.3.2 Решение систем дифференциальных уравнений реакторов        15

2.3.3 Аналитическое сравнение эффективности реакторов        18

Заключение        20

Литература        21

Приложение А.         Расчет теплоемкости и теплового эффекта в программе MathCad        22

Приложение Б. Решение систем дифференциальных уравнений реакторов в программе MathCad        23

Приложение В. Сравнение эффективности реакторов в программе MathCad        25

1Теоретическая часть

1.1 Скорость реакций. Закон действующих масс.

По признаку фазового состояния различают гомогенные и гетерогенные реакции. Химическая реакция, протекающая в пределах одной фазы - гомогенная реакция, а реакция, протекающая на границе раздела фаз - гетерогенная.

Скорость химической реакции - изменение количества вещества в единицу времени. Математическая запись этого определения может быть представлена так:

[pic 1],                                                 (1)

Следует учесть, что количество исходных веществ убывает, а количество продуктов реакции растет, поэтому для исходных веществ производную записывают со знаком «минус», а для образующихся веществ  со знаком «плюс».

Для системы, объем которой остается с течением времени постоянным, скорость реакции по некоторому компоненту определяется изменением концентрации этого компонента по времени. Скорость химической реакции зависит от природы молекул реагентов и внешних условий. При заданных внешних условиях скорость реакции является функцией концентраций реагирующих веществ.

В большинстве случаев эта зависимость скорости реакции от концентраций реагентов выражается степенным законом (ЗДМ):

[pic 2]                                         (2)

 1.2 Кинетические уравнения. Катализатор. Закон действующих масс.

Уравнение, отображающее изменение концентрации какого–либо вещества во времени в ходе химического превращения, носит название кинетического уравнения, а кривая соответствующая этому уравнению,- кинетической кривой.