|
|
Температурная устойчивость адиабатического реактора.Стационарное состояние объекта называется устойчивым, если незначительное кратковременное внешнее воздействие не приводит к переходу в другое стационарное состояние. Стационарное состояние объекта называется неустойчивым, если незначительное кратковременное внешнее воздействие приводит к переходу в другое стационарное состояние. X 1 2 3
Одному и тому же объему реактора может соответствовать 3 степени превращения. Мы не знаем, что получится, и устойчивы ли эти три состояния. Поэтому графически решается система уравнений материального и теплового баланса для модели адиабатического реактора полного смешения.
1 P, ZNi
T Зависимость проходит через экстремум, так как форма зависимости определяется скоростью процесса, и при увеличении температуры константа скорости растет, а движущая сила уменьшается. Наносим на график уравнение теплового баланса – прямая линия; тангенс угла к температурной оси определяется адиабатическим коэффициентом. Графическое решение подтверждает ранее нарисованный график. 1 – область низкотемпературного стационарного состояния (на практике никому не нужна). 2 – область высокотемпературного стационарного состояния (на практике никому не нужна). 3 – зона множественности стационарных состояний. Уравнение теплового баланса:
Ср – теплоемкость
Так как реакция экзотермическая, то температура на выходе больше, чем на входе в реактор, и отсюда мы получаем, что это уравнение показывает величину удельного конвективного теплоотвода из реакционной зоны (q _). Анализируем уравнение материального баланса:
где qхр – удельное количество теплоты, которое выделяется в результате протекания химической реакции. В точках стационарного состояния наблюдается равенство тепловыделения и теплоотвода из реакционной зоны. Анализ устойчивости этих точек:
TA T Если произошло незначительное кратковременное увеличение температуры, то мы наблюдаем превышение теплоотвода над тепловыделением, и в результате реактор начинает сам себя охлаждать. Если произошло незначительное кратковременное уменьшение температуры, то мы наблюдаем превышение тепловыделения над теплоотводом, и в результате система начинает сама себя разогревать. Соответственно, точка А – точка устойчивого стационарного состояния.
TB T
Если произошло незначительное кратковременное увеличение температуры, то мы наблюдаем превышение тепловыделения над теплоотводом, и реагирующая система начинает сама себя неконтролируемо разогревать, в результате возможно спекание катализатора с последующим смешением активностей и необходимостью остановки реактора. Если произошло незначительное кратковременное уменьшение температуры, то мы наблюдаем превышение теплоотвода над тепловыделением, и в результате наблюдается неконтролируемое охлаждение реактора, и он автоматически переходит в режим остановки. Соответственно точка В – точка неустойчивого стационарного состояния и работать в ней нельзя.
q+, q- C
TС T Если произошло незначительное кратковременное увеличение температуры, то мы наблюдаем превышение теплоотвода над тепловыделением, и в результате реактор начинает сам себя охлаждать. Если произошло незначительное кратковременное уменьшение температуры, то мы наблюдаем превышение тепловыделения над теплоотводом, и в результате система начинает сама себя разогревать. Соответственно, точка C – точка устойчивого стационарного состояния. Как попасть в точку С? Есть 2 варианта:
T Tвх обусловлена температурой зажигания катализатора. Экстенсивный путь: в реакторе достраивают пусковой подогреватель и на время пуска поднимают Tвх, а дальше постепенно снижают его мощность, до тех пор, пока реактор не перейдет в стационарную точку С. Интенсивный метод: запуск реактора осуществляют на обедненной реакционной смеси, т.е. мольная доля ключевого компонента очень мала, в результате величина адиабатического коэффициента немногим отличается от 0. X адиабата – почти изотерма; 1 после постепенно увеличивается концентрация исходного компонента
Твх T
Лекция №11   Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
Tвх – температура на входе в реактор
- удельный тепловой эффект химической реакции
умножим обе части уравнения на qхр