С учетом этих уравнений уравнение (4.26) принимает вид

,

(4.30)

где V – объем реакционной смеси; F – общая поверхность теплообмена в реакторе; r_A – инвариантная скорость химической реакции по реагенту А.

Слайд 4.17 до далее слайд 4.18:

Исходя из полученных общих уравнений, отражающих политропный режим работы реакторов, можно найти уравнения теплового баланса для адиабатического и изотермического режима работы реактора.

Адиабатический режим. Адиабатический реактор идеального смешения периодического действия представляет собой аппарат, стенки которого изолированы от окружающей среды (рис. 4.7, а). Так как при адиабатическом режиме отвод тепла отсутствует, то Q_F = 0. Тогда из уравнения (4.23) получим

.

(4.31)

Из этого уравнения следует, что все тепло, которое выделяется в процессе химической реакции идет нагревание реакционной смеси. Тогда если принять, что r = С_А,0 dx_A / d τ, получим

,

(4.32)

где соответствует адиабатическому изменению температуры.

 

при адиабатическом режиме отвод тепла отсутствует, то Q_F = 0.

 Тогда из уравнения (4.23) получим:

.

(4.31)

Из этого уравнения следует, что все тепло, которое выделяется в процессе химической реакции идет нагревание реакционной смеси. Тогда если принять, что r = С_А,0 dx_A / d τ, получим:

,

(4.32)

где соответствует адиабатическому изменению температуры.

Поскольку Т₀ величина постоянная, функциональная зависимость   x_A = f (Т) является линейной. Для эндотермических процессов в правой части уравнения (4.32) знак (+) меняется на знак (–).

В реакторах вытеснения и идеального смешения непрерывного действия также может быть организован адиабатический режим. Причем

Слайд 4.18 до далее слайд 4.19:

При постоянных значениях Q_p и  для всех типов реакторов адиабатический режим их работы будет описываться одним и тем же уравнением (4.31).

Рис. 4.7. Адиабатический режим в периодическом реакторе (а), вытеснения (б) и в реакторе идеального смешения (в).

Изотермический режим. Изотермические процессы проводят на практике только в непрерывных реакторах, так как в реакторе периодического действия для поддержания постоянной температуры необходим постоянный отвод (подвод) тепла, что в промышленных условиях осуществить очень трудно. При организации изотермического режима в реакторах непрерывного действия температура реакционной смеси на входе в реактор равна температуре на выходе из него (Т=Т₀). С учетом этого полученные ранее уравнения (4.25) и (4.30) принимают вид:

· для реактора идеального вытеснения

,

(4.33)

· для реактора идеального смешения

.

(4.34)

Все вышеприведенные уравнения теплового баланса реакторов дают возможность с одной стороны рассчитать поверхность теплообмена реакторов, а с другой найти переменные параметры технологического режима, при которых будет наблюдаться равенство между приходом тепла и его расходом.

Изотермический режим.

 

(Т=Т₀).

уравнения (4.25) и (4.30) принимают вид:

· для реактора идеального вытеснения

,

(4.33)

· для реактора идеального смешения

.

(4.34)

 

Все!

 

 

Вопросы для самостоятельной проработки материала

1. Приведите основные типы реакторов для проведения гомогенных процессов.

2. Приведите общее уравнение материального баланса для химических реакторов. Поясните его.

3. Как выглядит проектное уравнение реактора идеального смешения непрерывного действия? Для каких целей оно используется?

4. Приведите основное уравнение теплового баланса химических реакторов и проанализируйте его.

5. Каким проектным уравнением описывается реактор идеального вытеснения? Для каких целей оно используется?

6. Как выглядит уравнение теплового баланса для реактора идеального смешения непрерывного действия?

7. Какие устройства применяются в реакторах идеального смешения для поддержания необходимого гидродинамического режима? Приведите примеры.

8. Дайте определение адиабатическим и изотермическим реакторам? Какими уравнениями теплового баланса они описываются?

9.иведите примеры принципиальных конструкций реакторов для проведения гетерогенно-каталитических процессов.

10. Какие устройства применяются для поддержания в реакторах заданного теплового режима? Приведите примеры.