Адиабатический реактор

Изменение температуры в адиабатическом реакторе Δt прямо пропорционально степени превращения х, концентрации основного реагента С_А0, тепловому эффекту реакции q_p. Разность температур Δt обратно пропорциональна теплоемкости реакционной смеси . Изменение температуры положительно для экзо- и отрицательно для эндотермических процессов. Уравнение адиабатического процесса легко выводится из теплового баланса для реакционного объема реактора в целом или для любого элементарного объема реактора. Запишем общее выражение теплового баланса для установившегося процесса как равенство прихода и расхода теплоты:

Теплота прихода складывается из теплоты входящей реакционной смеси Q_исх и теплоты физических процессов, происходящих в реакционном объеме Q_р:

В адиабатическом процесс теплообмен реактора с окружающей средой отсутствует и вся теплота отводится с реакционной смесью, масса которой равна G, средняя теплоемкость и температура на выходе t_k:

По закону сохранения массы вещества общее количество ее остается неизменным. Принимая, что средняя массовая теплоемкость реакционной массы, поступающей в объем и выходящей из него , получаем

Для любой простой реакции количество выделившейся или затраченной в реакторе теплоты Q_p будет пропорционально массовой концентрации продукта в выходящей смеси С_В или концентрации основного исходного вещества в поступающей смеси и степени его превращения, т.е.

где q_P – теплота реакции на единицу массы (моль) целевого продукта. Таким образом, суммарное уравнение теплового баланса для реакции А → В

Преобразуя данное уравнение, получим характеристическое уравнение адиабаты для реакции А → В:

или

Разность называется адиабатическим изменением температуры.

Применение: по модели адиабатического реактора РИВ рассчитывают контактные аппараты с фильтрующим слоем катализатора. Применяются также для расчета камерных реакторов, в которых протекают гомогенные реакции, прямоточных абсорберов.