УРАВНЕНИЕ АДИАБАТЫ. ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В АЗОТ ДЛЯ НЕОБРАТИМОЙ ЭКЗОТЕРМ. РЕАКЦИИ (ГРАФИЧЕСКАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЗАВИСИМОСТИ)

Разность температура в адиабат. реакторе находится из условий ТБ. Qприх. = Qрасх. Приход адиабат. реактора будет состоять из 1 теплоты: G*c*tн = G*c*tк ±q_p*C_A0*x*G

Где G – масса в-в, поступающих в реактор, кг; с – средняя теплоемкость в-в, поступающих в реактор, кДж/кг*К; tн – начальная температура в-в на входе в реактор; tк – конечная температура на выходе из реактора; q_p – теплота реакции; C_A0 – нач. концентрация реагир. в-ва А; х – степень превращения этого вещества. Условно можно принять что с = const.

Перенесем (G*c*tк) влево, тогда:

с* (tн - tк) = ±q_p*C_A0*x

с*Δt = ±q_p*C_A0*x

Δt =±(q_p*C_A0*x)/c

Определим разность температ. в адиабат. реакторе. Можно обозначить (q_p*C_A0)/c = λ, тогда

Δt =(tн - tк) = ±λ*х

Нарисуем графики зависимостей степени превращения х от t.

Из ур-я адиаб., изм-е Т на любом участке по оси потока пропорц-о степ. превр.: Δt=±l х, знак ур-я зав. от вида пр-са (экзо, эндо). Для экзот-х р-ий: 6NO + 4NH₃ = 5N₂ +6 H₂O. ΔН= -1811; 6NO₂ + 8NH₃ = 7N₂ +12 H₂O. ΔН= -2734: ур-е ад-ты: Δt = +lх (1), где l - коэф-т адиабат-го изм. Т.

Граф. выр-е ур-я l=(q_P*C_o*β)/c= (q_P*C_N2)/c (2), где q_P - тепло р-ии на 1 m целевого пр-та, β – поправ-й коэф., выр-й отнош. m цел. пр-та (N₂) к m осн-го исх. в-ва (NO или NO₂), С-теплоемкость: С_О – концентрация основного исходного в-ва (NO или NO₂), С_N2 – концентрация продукта (N₂). Различ. наклон прямых из-за различ-х нач. конц-й NO_х. Причем С_АО2 > С_АО1, чем ниже С_АО, тем выше Х. (·) пересеч. с осью абсцисс соотв. Т зажигания Кт. Катализаторы: АВК – 10, АП – 2 (алюмопаладиевый).

14. Дать полную характеристику аппарата типа “кипящий слой”, рассчитать критическую скорость псевдоожижения.

КС исп-т для обжига, т-обмена, сушки, адс-и. В печах КС поверхность обжигаемых твердых частиц максимальна и полностью омывается газом, велика турбулентность двухфазной среды и мини­мальны диффузионные сопротивления, что повышает коэффициенты массо- и теплопередачи. Благодаря перекрестному направлению движения реагентов в этих печах обеспечивается высокая движущая сила и наибольшая полнота процесса, т. е. максимален КПД. Время контакта составляет в печах КС несколько секунд. Температурный режим печи КС изотермический, что облегчает управление процессом, происходящим в реакторе. Тепло реакции горения используется для выработки пара. Недостатком печей КС является высокая запыленность печного газа. Скорость, при которой нарушается не­подвижность слоя и он начинает перехо­дить в псевдоожиженное состояние, на­зывают скоростью псевдоожижения и обозначают через Wпс.

Начало псевдоожижения наступает при равенстве силы гидравлического сопротивления слоя, весу всех его частиц. Но в действительности пере­пад давлений в слое, соответствующий точке В, т. е. непо­средственно перед началом псевдоожижения (точка С), несколько больше величины, необходимой для поддержания слоя во взвешенном состоя­нии.

Это объясняется действием сил сцепления между частицами слоя, находящегося в покое. Когда скорость потока достигает значения Wпс, частицы преодолевают силы сцепления и перепад давлений становится равным весу частиц, приходящемуся на единицу площади ап-та. Линия СЕ – существование псевдоож-го слоя. Скорость уноса – ск-ть при кот. слой разрывается и нач-ся массовый унос частиц потока Wсв. Отнош-е рабочей ск-ти к ск-ти псевдоожижения – число псевдоожижения: К_П = W₀/ W_ПС. Характеризует интенсивность перемешив-я ч-ц. Для каждого конкретного процесса опред-ют оптимал. знач-е К_П, интенсивное перемеш-е ч-ц уже достиг-ся при К_П = 2. Условие создания КС: наличие скорости между W_СВ и W_ПС.

З-н Архимеда: начало псевдоожижения наступает при равенстве силы гидравлич-го сопрот-я слоя весу всех частиц. Критич-е знач-е Re0 при кот начин-ся псевдоожиж-е: Re_ПС = Аr/1400 +5.22 (Ar)^1/2.

Ar = d³ ∙ ρ ² ∙ g (ρ ∙ m - ρ)/μ² ∙ ρ – завис-ть гидр-го сопр-я от факторов:ΔР = f(E, Ф, Re, H, d, ρ, W₀) ; Ф – фактор формы, Е – порозность, Н – высота слоя. Скорость псевдоожижения расч-т по формуле:

W_ПС = Re ∙ n ∙ c ∙ μ /(d ∙ ρ), ρ – плотность среды, кг/м³; d – эквивалентный диаметр, м; μ – динамический коэффициент вязкости, Па∙с.

Зная W_ПС мож. найти W₀; с пом. раб. скорости опред-т диаметр и др габарит раз-ры, и далее гидравл. сопрот. слоя.