Разделив второе уравнение на первое, получим линейную связь между х и Т. Т - Тн = Д7’ад(х - хн), совпадающую с уравнением (2.160) для режима идеального вытеснения. В обоих режимах величина разогрева совпадает при одинаковой степени превращения, т. е. конечный результат не зависит от пути процесса.[ ...]
В этой системе подчеркнуто, что от температуры Т зависит константа скорости реакции к(Т). Перейдем от системы (2.163) двух уравнений к одному, для чего из первого уравнения системы (2.163) выразим х как функцию Т.[ ...]
Подобное уравнение (2.125) было проанализировано в разд.[ ...]
Сопоставление адиабатического процесса в проточных режимах идеального смешения и вытеснения. Полагаем, что в режиме ИС реализуются все возможные степени превращения. Сравниваем интенсивности процессов в этих режимах, т. е. зависимости “х-т” при одинаковых параметрах и условиях процессов. Сначала рассмотрим экзотермический процесс. Соответствующие зависимости приведены на рис. 2.68. В режиме идеального смешения процесс протекает при конечных (температура и концентрация) условиях, а в режиме идеального вытеснения условия протекания процесса меняются от начальных до конечных. Поэтому в режиме ИВ средняя концентрация исходных веществ больше, а средняя температура - меньше. Температурное влияние на скорость превращения - положительное и более сильное, чем отрицательное влияние концентрации. Сравните: пусть 7 = 500 К; Л 7 = 200 град; х = 0,5. Средние условия протекания процесса в режиме ИВ: х » 0,25; Т= ТИ + х « 550 К В режиме ИС: х = 0,5; Т= 600 К. Скорость реакции, пропорциональная 1 - х; в режиме ИВ будет в 1,5 раза выше, чем в режиме ИС. Но разница в температурах в 50 градусов дает выигрыш в скорости реакции для режима ИС примерно в 4 раза, что превышает “концентрационные” потери. Режим идеального смешения более интенсивен, чем режим идеального вытеснения -для достижения одинаковой степени превращения условное время процесса в реакторе ИС меньше. Только при достаточно больших степенях превращения, когда влияние концентрационного фактора будет превалирующим, процесс в режиме ИС будет менее интенсивен. Это видно из рис. 2.68. В эндотермическом процессе режим ИВ всегда интенсивнее режима ИС.[ ...]
Профиль температур в реакционной зоне имеет типичный для реакторов с теплоотводом вид экстремальной зависимости. Температура хладагента - свежей реакционной смеси - будет возрастать по мере продвижения вдоль трубок. Температурные профили показаны справа на рис. 2.69. Процесс в реакционной зоне протекает с теплоотводом, а в реакторе в целом - адиабатически, поскольку посторонний теплоноситель отсутствует. Поэтому разность температур между входным и выходным потоками равна адиабатическому разогреву ДТшх. Такой режим и реактор называют авшотермическими.[ ...]
В этом реакторе можно проследить обратную связь по теплу между выходящим и входящим потоками через стенки трубок. Допустим, что по каким-либо причинам температура в слое увеличится, например вследствие временного увеличения концентрации, т. е. тепловыделения. Исходная реакционная смесь будет подогреваться сильнее. Это в свою очередь приведет к увеличению скорости реакции и дополнительному тепловыделению. Подогрев исходной смеси станет еще больше. Скорость реакции опять возрастет, и так далее - возмущение будет нарастать со временем. Прежний стационарный режим может не восстановиться, когда будет убран источник возмущения режима -увеличенная концентрация. Такое поведение процесса при возмущении режима встречалось дважды - в процессе на поверхности катализатора и в проточном реакторе идеального смешения: неустойчивый стационарный режим. Это же указывает на возможность существования множественности стационарных режимов в рассматриваемом реакторе.[ ...]
То (рис. 2.70,в). В некоторой области изменения ТИ существуют три режима. Если при этом процесс реализован в высокотемпературном режиме (выделено жирной линией на рисунке) и начальная температура снизилась до Т , то процесс “затухнет” -температура необратимо снизится в направлении стрелки. Для вывода на прежний режим потребуется специально разогревать реактор. Такие явления действительно имеют место в реакторе синтеза аммиака.[ ...]
Вернуться к оглавлению