ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные особенности уравнений локальной кинетики из "Химические реакторы как объекты математического моделирования" В общем случае обратимую реакцию можно рассматривать следующим образом. Из С кг вещества А образуется Са кг продукта реакции О и как бы параллельно — кг вещества А, которое условно принимается за вещество Е (рис. П-11). Другими словами, считают, что к моменту равновесия все вещество А прореагировало, поэтому общая скорость реакции падает до нуля. [c.37] В первом случае уравнение (11,50) можно использовать и для процессов, протекающих без перемешивания в направлении потока, предполагая, что вторичный продукт образуется как бы параллельно с первичным (см. рис. И-5). [c.38] Во втором случае (см. рис. П-7) процесс также можно описать этим уравнением, поскольку относительно небольшое влияние первичного продукта реакции на ход образования вторичного продукта косвенно всегда учитывается при составлении математического описания процесса по данным опыта. [c.38] Иногда процесс с последовательными реакциями, протекающий в реакторе без перемешивания в направлении потока (или по периодическому методу), не удается описать уравнением (П,50) на всем рассматриваемом интервале изменения концентрации по длине реакционной зоны (или во времени). Тогда нужно пользоваться уравнениями, предусматривающими протекание процесса по законам последовательных реакций. Это обычно происходит, когда первичный и вторичный продукты реакции являются целевыми. [c.38] Следует отметить, что рекомендуемые уравнения (П-50) и (П-50а) в ряде случаев отражают сущность протекающего химического процесса. Так, если формальные порядки реакций образования всех продуктов положительны, то это указывает на параллельный характер протекающих реакций. Если для какого-либо из образующихся продуктов порядок реакции отрицателен, то реакция образования этого продукта идет последовательно. [c.38] Функция / х), 1(ак говорилось ранее, при отрицательном показателе степени указывает на тормозящее влияние продуктов реакции, если А, О, и на ускоряющее их влияние, если X 0. При положительном показателе степени функция / х) отражает протекание процесса по законам разветвленных цепных реакций. [c.38] Другое принципиальное отличие уравнений локальной кинетики от общеизвестных кинетических уравнений состоит в следующем. Под формальной константой скорости в уравнениях локальной кинетики нужно понимать некоторую константу, отражающую зависимость скорости реакции как от температуры так и от других возможных факторов, в частности, от скорости потока. Это и дает возможность распространить указанные уравнения на процессы, протекающие как в кинетической, так и в диффузионной областях, а, также учитывать зависимость константы скорости от величины потока, которая существует (вне зависимости от того в весовых или мольных процентах определяется концентрация) для реакций с истинным порядком, отличающимся от первого. [c.40] При рассмотрении химического процесса в локальной области число факторов, существенно влияющих на константу скорости, можно ограничить, так как в этой области ограничиваются и отклонения параметров от некоторого заданного технологического режима. К указанным факторам, влияние которых наиболее существенно, следует отнести в первую очередь температуру и скорость потока (что важно для диффузионных процессов), а также фактор, обусловливающий продолжительность процесса (например, снижение активности катализатора во времени). [c.41] Константу скорости для какого-то отдельного периода времени обычно считают не зависящей от длительности протекания процесса, т. е. принимают, что /2 (т ) = 1 . Характер изменения константы скорости при переходе от одного периода к другому устанавливают на основании статистических данных. [c.41] Поскольку эти зависимости не содержат переменных параметров процесса (например, температуры и концентрации), то их выямение из опыта трудностей не представляет. [c.41] При необходимости можно взять полином третьей степени. [c.42] Указанное обстоятельство следует иметь в виду нри создании математических моделей, поскольку в большинстве случаев, оеобенно для реакторов смешения, можно принимать, как было показано, линейную зависимость константы скорости от температуры при этом значительно упрош аются расчетные уравнения, а точность расчета достаточна. [c.43] Математическое описание процессов, протекающих в реакторах о перемешиванием в объеме, уравнениями локальной кинетики можно составить даже на основании данных пассивного эксперимента (не говоря уже о случаях, когда мы располагаем данными активного эксперимента). Для процессов, протекающих в реакторах без перемешивания в направлении потока, а также в реакторах периодического действия выявление локальной кинетики по сравнению с изучением химической кинетики в ее обычном понимании значительно упрощается. [c.43] Математическое описание в объеме, которое дается уравнениями локальной кинетики, нужно рассматривать как определенный минимум данных о закономерностях протекания процесса этот минимум необходимо выявлять при создании новых процессов или усовершенствований действующих производств. [c.43] При математическом описании химического процесса в локальной области обращается особое внимание на то, что во всех случаях, где это представляется возможным, рекомендуется математическое описание строить на основе уравнения (11,50). [c.43] Уравнение (11,50) может найти широкое применение для математического описания кинетики химического процесса при его масштабировании и автоматизации. Экспериментальное выявление математического описания в этом случае значительно облегчается, так как в локальной области оно позволяет унифицировать описание химических реакций, обобщая известное многообразие кинетических зависимостей и уравнений. [c.43] Унифицирование математического описания химических процессов, как показано ниже, дает возможность проводить широкие исследования на вычислительных машинах, а в ряде случаев применять аналитическое решение. Математическая модель процесса, построенная на таком описании, более проста и, следовательно, более надежна при использовании счетно-рейхающей техники для управления химическими процессами. [c.43] Вернуться к основной статье