39. Температурные режимы протекания хтп.

Температура существенно влияет на результат химического процесса в целом и особенно на химическую реакцию, поэтому при расчете и выборе, модели реактора необходимо учитывать влияние на нее теплового эффекта реакции. Чтобы поддерживать в реакторе определенный температурный режим, следует или подводить, тепло к реакционной массе, или отводить его от нее, или перемешивать содержимое реактора с одновременным, регулированием температуры реагентов на входе в реактор. В зависимости от температурного режима различают три основных типа реакторов.

Адиабатическими называют реакторы идеального вытеснения, работающие без подвода и отвода тепла в окружающую среду через стенки реактора или при помощи теплообменных элементов. Все тепло, выделяемое (поглощаемое) в реакторе, аккумулируется реакционной смесью.

Изотермическими называют реакторы, в которых процесс протекает при постоянной температуре во всем объеме реактора. Это осуществляется несколькими путями. Прежде всего весьма интенсивным перемешиванием реагентов, в результате которого температура во всех точках реактора становится одинаковой. Это происходит в реакторах с сильным перемешиванием реагентов, близким к полному смешению. Необходимая температура в реакторе устанавливается или благодаря подводу или отводу тепла реакции, или за счет регулирования температуры поступающей реакционной смеси. Изотермический режим приближенно достигается и в реакторах вытеснения при протекании в них процессов с малыми тепловыми эффектами или при весьма низкой концентрации реагентов.

Политермическими называют реакторы, которые характеризуются частичным отводом тепла реакции или подводом тепла извне в соответствии с заданной программой изменения температуры по высоте реактора вытеснения или неполного смешения. Реакторы такого типа называют также программно-регулируемыми. Политермичны во времени реакторы полного смешения периодического действия. Реакторы полного смешения, работающие без отвода тепла в окружающую среду и без применения теплообменных элементов, являются одновременно изотермическими и интегрально- адиабатическими, так как конечную температуру на выходе из реактора можно определить по уравнению адиабаты. Она равна средней температуре в реакторе. Реакторы смешения с наличием теплообменных элементов, в которых часть тепла подводится или отводится, также изотермичны.

Адиабатический и изотермический режимы представляют собой предельные идеальные случаи, которые на практике почти не наблюдаются. Однако режим многих реакторов в производственных условиях приближается к этим крайним моделям, поэтому с достаточной для практических целей точностью эти реакторы могут быть рассчитаны по уравнениям, полученным для адиабатического и изотермического режимов.

При изучении и количественной оценке процессов, происходящих в реакторе, для вывода расчетных уравнений температурного режима используют тепловые балансы.

40. Протекание хтп в потоке полного (идеального) смешения.

В потоках полного смешения частицы, поступившие в реакц зону мгновенно смеш-ся с частицами, находящимися в ней, равномерно распределяются во всем объеме. Вследствие выравнивания концентраций и перемешивания все показатели ХТП по длине реакц зоны будут постоянны (рис). Частицы в реакц зоне потока смешения пребывают неопределенное время. Эта неравномерность в большинстве случаев отрицательно сказывается на Х.

,

где V_{реакц зоны} – объем реакционной зоны, V_см– объем смешения,  - среднее время пребывания.

(рис.)

 - доля частиц, покинувших раствор раньше момента времени .

, где  - любое произвольное время, в частности может быть равно технологическому времени завершения операции.

=1- - доля частиц, задержавшаяся в реакц зоне.