Политропический режим

а)РИС-П

В периодическом реакторе нет конвективного переноса тепла, то есть

Тогда уравнение теплового баланса приобретает вид

Проведем некоторые преобразования.

C_A = C_A0 (1-α_A)

После подстановки получим

Умножив уравнение на dτ и разделив на С_А0, получим

Обозначим - мольная теплоемкость реакционной смеси.

, где V_p –объем реактора, F–общая поверхность теплообмена.

С_А0 V_p = N_A0 – мольный расход реагента А (количество кмоль реагента А, загруженного в реактор).

Тогда

В результате проведенных преобразований получаем уравнение теплового баланса РИС-П в политропическом режиме в следующем виде

б) РИВ-Н

Тепловые процессы в РИВ-Н описываются дифференциальной формой теплового баланса при условии, что в реакторе не происходит накопление тепла (стационарный режим), а конвективный перенос тепла происходит исключительно по длине реактора.

При таких условиях уравнение теплового баланса имеет вид

Ранее было выведено, что . Тогда

Разделим уравнение на С_А0 и умножим на dτ.

,

где .

Проведем некоторые преобразования:

,

где - поверхность теплообмена, приходящаяся на 1 м длины реактора, dL – длина элемента реактора, - мольный расход реагента (мольная скорость, моль/час).

Итак, уравнение теплового баланса РИВ-Н в политропическом режиме имеет вид

в)РИС-Н

Этот реактор работает в стационарном режиме, для него характерно отсутствие градиента параметров как во времени, так и по объему реактора. Поэтому уравнение теплового баланса, так же как и уравнение материального баланса, составляют сразу для всего реактора в целом.

Q_{накопл.} = -Q_{конвек.} – Q_т/об. + Q_хим.р.

Q_{накопл.} = 0, Q_хим.р = Q_{конвек.} + Q_т/об.

Q_хим.р = r_A ΔH V_p = , т.к. V_p = υ_об.τ.

Q_{конвек.} = ρ С_р υ_об. (Т – Т₀), где Т₀ – температура на входе в реактор.

Q_т/об. = F K ΔT.

Тогда ρ С_р υ_об. (Т – Т₀) + F K ΔT = С_А0 α_А ΔH υ_об..

Разделим уравнение на С_А0 υ_об. = В_А0.

Получим уравнение теплового баланса РИС-Н в политропическом режиме