ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поперечные градиенты температуры. Метод Бейрона из "Теория химических реакторов" Прежде чем рассматривать данный метод по существу, необходимо упомянуть, какую цель преследовал Бейрон. Дело в том, что любое допущение об изменении температуры по поперечному сечению неизбежно влечет соответствующее допущение о поперечной диффузии реагента. Высокая температура и большая скорость реакции в центральной части цилиндрического реактора приводит к быстрому расходованию реагентов в этой зоне. Тем самым создаются предпосылки для резкого изменения поперечных градиентов концентрации, которые приводят к радиальной диффузии реагента и продукта реакции соответственно к центру и периферии потока. Если бы не существовало этих диффузионных потоков между центральными и периферийными зонами, то центральные зоны стали бы почти неактивными вследствие того, что на некотором расстоянии от входа в реактор концентрация реагента упала бы почти до нуля (рис. 11). Очевидно, любой метод расчета, учитывающий поперечные колебания температуры без одновременного рассмотрения поперечной диффузии, дает завышенные размеры реактора. [c.55] Аналогичные выражения можно составить для потока тепла, проходящего через остальные четыре плоскости, которые отличаются отсутствием слагаемых, содержащих g. [c.57] Аналогично, если с —концентрация вещества г Д, — эффективный коэффициент диффузии у — приведенная линейная скорость потока (т. е. объемная скорость через любое поперечное сеченис реактора, деленная на общую площадь поперечного сечения, включая площадь, занятую катализатором), получаем уравнение материального баланса по каждому веществу, находящемуся в данном элементе. [c.57] Значение параметра будет рассмотрено в следующем разделе. [c.57] Ё этом уравнении г положительна для веществ, образующихся в процессе реакции, и отрицательна для реагентов. Для простоты предположим, что все стехиометрические коэффициенты равны единице в противном случае их следовало бы соответствующим образом учесть. Само собой разумеется, что к и О — изотропны, т. е. их значения одинаковы в направлениях х, у, и 2. [c.58] Бейрон и Смит упрощают уравнения далее, пренебрегая диффузией и проводимостью в направлении потока , а также используя цилидрические координаты г и г, соответствующие симметрии большинства реакторов вытеснения. Они также используют упоминавшееся выше допущение относительно постоянства массовой скорости. [c.58] Решение этих уравнений сводится к нахождению соответствующих уравнений в конечных разностях и численному решению последних ка основе исходных данных, соответствующих известным условиям на входе в реактор. Решение осуществляют дво -ным ступенчатым интегрированием для небольшого участка реактора, начиная от его входа, уравнения сначала интегрируют ступенчато по радиусу, а затем процедуру повторяют д. я второго элемента по длине и т. д. [c.58] Только в одной или двух опубликованных работах объем экспериментальных данных вполне достаточен для проведения полного расчета указанного типа. Бейрон и Смит применили этот метод для расчета процесса окисления двуокиси серы и нашли, что рассчитанные степени превращения несколько ниже экспериментальных значений (примерно на 20%). Лучшей сходимости, по-видимому, трудно ожидать, ,читывая неточность данных и аппроксимации, принятых в данном методе. [c.58] Вернуться к основной статье