Пример оформления отчета по ИДЗ_2. Отчет по индивидуальному домашнему заданию 2 Непрерывный реактор идеального смешения

• Название: Отчет по индивидуальному домашнему заданию 2 Непрерывный реактор идеального смешения
• Дата: 20.11.2021
• Размер: 436.51 Kb.
• Имя файла: Пример оформления отчета по ИДЗ_2.pdf
• Тип: Отчет; #277171

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт природных ресурсов
Направление подготовки (специальность) - Химическая технология
Кафедра технологии органических веществ и полимерных материалов
ОТЧЕТ
по индивидуальному домашнему заданию №2
«Непрерывный реактор идеального смешения» по дисциплине «Оптимизация химико-технологических процессов»
Вариант 3
Выполнил студент гр. 4ГМ52 ____________
Шульженко А. С
(Номер группы)
(Подпись)
(Ф.И.О.)
_____
_____________ 20__г.
(Дата сдачи отчета)
Отчет принят: старший преподаватель ____________ Троян А.А.
(Ученая степень, ученое звание, должность) (Подпись)
(ФИО)
_____
_____________ 20__г.
(дата проверки отчета)
Томск 2016 г.

Содержание

Непрерывный реактор идеального смешения
1. Вариант задания
18. В реакторе идеального смешения объемом 1,1 м
3
протекает реакция
2 1
-2
A
R
S


 
Константы скорости (c
–1
) k
1
= 0,0082; k
2
= 0,0036; k
3
= 0,0014. На входе в реактор концентрации продуктов реакции равны нулю. Плотность реакционной смеси не меняется.
Найти максимальный выход по продукту R и скорость подачи исходного вещества А.
Ответ: 0,404; 0,0039 м
3
/с.
2. Теоретическая часть
Условием идеальности РИС (см. рис.) является отсутствие градиента концентраций и температуры по объему ( d d
0; d d
0
 

i
C
V
T
V
).
F
A,0
, W
0
F
A
, F
R
, X
A
, W
Рис. Схема непрерывного реактора идеального смешения
При ведении исходной смеси в большой реакционный объем происходит скачкообразное снижение концентрации реагентов до величины, равной концентрации в реакторе на выходе из аппарата.
Для стационарных условий работы материальный баланс для РИС
,0
i
i
i
F
F
r V

 
или
,0
i
i
i
k
F
F
r m

 
, откуда получаем
,0
i
i
i
F
F
V
r


или
,0
i
i
k
i
F
F
m
r


Наиболее употребительные характеристические уравнения:
,0
,0
èëè
,










k
A
A
A
A
V
m
X
F
F
r
0
,0
óñë.
,0 0
,




 






i
i
A
A
i
A
W
const
C
C
V
X
C
W
r
r

0
,0
,0 0










i
i
k
A
A
i
A
W
const
C
C
m
X
C
W
r
r
Время пребывания реагента в реакторе:


1
,0
,0
,0 0
1




 




 
n
A
A
A
A
A
A
n
n
A
A
A
C
C
C
C
C
X
V
W
r
k C
k
X
Для реакции первого порядка имеем:
,0
èëè
1 1
 




 
A
A
A
A
C
X
k
C
X
k
Наиболее важными в математических моделях реакторов являются характеристические уравнения. Они позволяют проводить сравнительные расчеты эффективности того или иного реактора при проведении в них одинаковых химических реакций.
3.
Алгоритм решения
Алгоритм решения задания следующий:
1. Задаемся степенью конверсии исходного реагента А.
2. При заданной степени конверсии находим селективность процесса по продукту R.
3. Рассчитываем выход продукта R.
4. При заданной степени конверсии рассчитываем скорость подачи реагента А.
Имея набор значений степени конверсии, выхода и скорости подачи реагента А, находим оптимальные условия процесса, соответствующие максимальному выходу продукта R.
1. Текущие концентрации реагентов:
C
A
= C
A,0

(1-X
A
);
C
R
= C
A,0

X
A

R
;
C
S
= C
A,0

X
A

(1-

R
).
2. Селективность по продукту R в реакторе идеального смешения определяется выражением






1
,0 2
,0
РИС
2
,0
РИС
1 2
2
РИС
1 1
,0 1
1 1
A
A
A
A
R ,
A
A
R ,
R
R
R ,
A
A
A
k C
X
k C
X
k C
X
r
r
r
r
r
r
k C
X









 
 
  




или




1 2
1 2
2 1
1
A
A
R
A
A
A
k
X
k X
k
X
k X
k X




 



3. Выход по продукту R рассчитывается по формуле X
R
= X
A

R
Скорость подачи исходного вещества А можно найти из характеристического уравнения
,0 0
A
A
A
V
X
C
W
r

,



1 0
,0 1
A
A
A
A
A
V r
V k
X
W
C
X
X






4
. Блок-схема расчета
Начало
Ввод исходных данных
X
A
=0
Расчет селективности
X
A
=X
A
+
D
X
A
Расчет выхода, скорости подачи
Печать результатов
X
A
<=1
Да
Нет
Конец
5
. Реализация решения
Реализация решения осуществляется с использование программы Excel.

Вывод: Максимальный выход продукта R – 0,404 достигается: при степени конверсии исходного вещества А – 0,7; скорости подачи – 0,0039 м
3
/с.

Список литературы
1. Бочкарев В.В. – Оптимизация технологических процессов органического синтеза: учебное пособие - Томск: Изд-во ТПУ, 2009. –
185с.
2. Бочкарев В.В., Ляпков А.А. – Оптимизация технологических процессов органического синтеза: список примеров и задач – Томск: Изд-во ТПУ,
2000. – 104с.