Навигация
Твых: результат ранжирования факторов: x1-Vабс; x2-П; x3-Твх
29832
знака
8
таблиц
5
изображений
1. Твых: результат ранжирования факторов: x1-Vабс; x2-П; x3-Твх.
f1(Vабс)=-0,001*(Vабс)^2+0,0152*Vабс+1,2384;
f2(П)=-0,0311*П+1,5259 ;
f3(Твх)=0,7074*exp(0,0019*Твх);
Твых=53,95*(-0,001*(Vабс)^2+0,0152*Vабс+1,2384)*
*(-0,0311*П+1,5259)*(0,7074*exp(0,0019*Твх)).
η=0,9802;
ε=1,9 %.
2. y: результат ранжирования факторов: x1-П; x2-Vабс; x3-Твх.
f1(П)=0,0015*П²-0,0208*П+0,9224 ;
f2(Vабс)=0,0178*Vабс+0,5546;
f3(Tвх)=-0,3571*ln(Tвх)+2,8582;
y=84,4*(0,0015*П²-0,0208*П+0,9224)*(0,0178*Vабс+0,5546)*
*(-0,3571*ln(Tвх)+2,8582);
η=0,9743;
ε=1,33 %.
Обе модели адекватно описывают процесс.
В соответствии с Заданием для абсорбера 1 определены значения входных параметров: Твх=180°C, П=18 м³/м², Vабс=25 м³. В соответствии с разработанной статистической моделью для абсорбера 1 получены значения выходных параметров: Твых=51,6°C, y=87,57.
В соответствии с Заданием для абсорбера 2 определены значения входных параметров: Твх=175°C, П=18 м³/м², Vабс=26 м³. В соответствии с разработанной статистической моделью для абсорбера 2 получены значения выходных параметров: Твых=49,2°C, y=90,02.
Полученные значения выходных параметров использовались для расчета абсорберов и для построения системы теплообмена.
1.2 Математическое описание аппаратов
1.2.1 Реакторы идеального вытеснения
Для получения достоверных данных о протекающем процессе требуется, очевидно, определить степень влияния различных факторов (гидродинамический режим, температура, давление и т.д.) на протекающий в данном аппарате химический процесс. Для описания непрерывных химических процессов используются модели химических реакторов идеального вытеснения (РИВ) и идеального смешения (РИС).
Модель идеального вытеснения характеризуется так называемым поршневым движением потока – продольное перемешивание в аппарате отсутствует, поперечное перемешивание в слоях полное. Такая модель удовлетворительно описывает, например, многие процессы в длинных трубах, особенно заполненных зернистыми слоями. В аппаратах РИВ в ходе процесса концентрация реагентов (а следовательно, и движущая сила) монотонно снижается; одновременно уменьшается скорость процесса, а также производительность аппарата. Соответственно, для реакций, протекающих в РИВ, математическое описание представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений. В общем виде уравнение материального баланса может быть записано следующим образом:
, (17)
где ri – скорость реакции по j-му реагенту в данный момент времени.
Для нашего случая система уравнений материального баланса будет иметь вид:
. (18)
Поскольку в нашем случае протекает экзотермическая реакция, то систему необходимо дополнить уравнением теплового баланса, учитывающим изменение температуры во времени:
, (19)
где 
- коэффициент адиабатического разогрева, К;
q – тепловой эффект реакции, ккал/кмоль;
Cp – мольная теплоемкость реакционной смеси, ккал/(кмоль*К).
Для решения данной системы необходимо определить начальные условия. В данном случае ими являются концентрации компонентов А,В и С, а также температура Т на входе в реактор (τ=0). Поскольку требуется определить концентрации компонентов и температуру на выходе из реактора, заранее определяется время нахождения реакционной смеси в реакторе (время контакта). Для РИВ время контакта в i-м реакторе определяется по формуле:
, (20)
где Vi – объем i-го реактора, м³;
Wi – объемный расход реакционной смеси на входе в i-й реактор, м³/с.
В данной работе решение системы проводилось с помощью метода Рунге–Кутта (использовался программный продукт Mathcad 2001 Professional и стандартная функция rkfixed). Определялись концентрации компонентов и температура на выходе из реакторов, проводилась корректировка объемного расхода реакционной смеси после каждого реактора (поскольку в результате реакции объем смеси уменьшался). Расчеты реакторов велись совместно с расчетом абсорберов, поскольку значения расхода и концентраций компонентов на выходе из 3-го реактора были необходимы для расчета 1-го абсорбера, и т.д. Данные по реакторам, полученные в результате расчетов, сведены в таблицу 3.
Таблица 3. Результаты расчета РИВ
| № реактора | V, м³ | Объемный расход смеси на входе в реактор, м³/ч | Твх, К | Концентрации компонентов, об.доли | Твых, К | |||||
| На входе в реактор | На выходе из реактора | |||||||||
| А0 | В0 | С0 | А | В | С | |||||
| 1 | 70 | 120000 | 688 | 0,08 | 0,09 | 0,0008 | 0,021 | 0,06 | 0,06 | 858 |
| 2 | 50 | 115800 | 733 | 0,021 | 0,06 | 0,06 | 0,007013 | 0,053 | 0,074 | 773,1 |
| 3 | 50 | 114900 | 693 | 0,007013 | 0,053 | 0,074 | 0,00373 | 0,051 | 0,077 | 702,4 |
| 4 | 60 | 106900 | 688 | 0,004 | 0,055 | 0,01 | 0,0002584 | 0,053 | 0,014 | 698,7 |
| 5 | 40 | 106700 | 678 | 0,0002584 | 0,053 | 0,014 | 0,0001597 | 0,053 | 0,014 | 678,3 |
Как видно из таблицы 3, смесь реагирует достаточно хорошо в 1-м и 2-м реакторах, а в 5-м реакторе почти не реагирует. Данный факт обуславливается чрезвычайно малой концентрацией компонента А в смеси, поступающей в аппарат. В то же время в конечной смеси, выходящей из 5 –го реактора, высока концентрация В, что указывает на недостаток компонента А в исходной смеси.
Похожие работы
... -газ смешивается с циркуляционным газом, который поджимается до рабочего давления в компрессоре 2. Газовая смесь проходит через адсорбер. Высшие спирты Рис. 1. Технологическая схема производства метанола при низком давлении: 1 — турбокомпрессор, 2 — циркуляционный компрессор, 3, 7 —холодильники, 4 — сепаратор, 5 — адсорбер, 6 — реактор адиабатического ...
... реакции относятся к самопроизвольным процессам. Со временем катализатор изменяется и после определенного срока может полностью необратимо потерять свою активность. Прогрессивные химико-технологические процессы Радиационно-химическую технология. За последние два десятилетия сформировалась новая область химической технологии - радиационно-химическая технология (РХТ). Ее предшественницей ...
... 2 на рис. 3.2). После некоторой операции поток разветвляется и далее отдельные потоки перерабатываются различными способами. Используется для получения разных продуктов. Связи в химико-технологической системе: 1 – последовательная; 2 – разветвленная; 3 – параллельная; 4, 5 – обводная (байпас) простая (4) и сложная (5) 6 обратная (рециркуляционная) – рецикл полный (6, 9) и фракционный (7, А), ...
... затрат в рециркуляционных реакционно-ректификационных процессах с различной организацией подачи рецикла для реакции изомеризации типа АВ. Глава 2. Расчетно-аналитическая часть 2.1. Анализ стационарных состояний рециркуляционного реакционно-ректификационного процесса. В рециркуляционных схемах существуют различные варианты подачи рецикла. В данном случае рассматривается схема, ...
0 комментариев