Финальный отчёт по ЛР по М ХТП. Ты по

• Название: Ты по
• Анкор: Финальный отчёт по ЛР по М ХТП
• Дата: 13.05.2022
• Размер: 3.92 Mb.
• Имя файла: Финальный отчёт по ЛР по М ХТП.docx
• Тип: Документы; #527577
• страница: 3 из 3

Лабораторная работа №4

Краткий отчет по теме

«Построение модели реактора»

Вариант № 14
Построить модель трубчатого ректора в изотермическом режиме

В реакторе протекает следующая паро(или газо) фазная химическая реакция в соответствии с кинетической схемой



Состав входного потока:



Температурная зависимость константы скорости описывается уравнением



Коэффициенты уравнений температурных зависимостей A₁=2.5; B₁=4000; A₂=3.5; B₂=3000;

Характеристика реактора:

Суммарный объём трубного пространства – V^R=0.65 м³

Длины трубок – L= 1.35 м.
1. Провести моделирование реакторa при t= 27 ⁰C и p= 100 кПа. Определить степень превращения базового реагента А.

2. Провести анализ влияния давления в ректоре и температуры в реакторе на результаты процесса. Конкретные давления и температуры задаёт преподаватель.

Изображение реактора:




М-файл функция:

function fun=difpravsyst5(l,n)

global B A p alfa VR L T

%константы скоростей стадий

k1=exp(A(1)-B(1)/T);

k2=exp(A(2)-B(2)/T);
fun=zeros(3,1);

%Общий мольный расход [kmol/h]

N=n(1)+n(2);

%Парциальные давления компонентов по закону Дальтона

pa=p*(n(1)/N);pb=p*(n(2)/N);pc=p*(n(3)/N);

%Скорости стадий

r1=k1*pa^3;r2=k2*pb;

ss=[r1;r2];
g=alfa*ss;
fun(1)=(VR/L)*g(1);

fun(2)=(VR/L)*g(2);

fun(3)=(VR/L)*g(3);

end

Главная программа:

%Моделирование стационарного трубчатого реактора (реакция в паровой фазе)

global B A p alfa VR L T
%исходные данные (условие задачи):

%объёмный расход исходной смеси [нм3/ч]

V0=4;

%объёмные(мольные доли компонентов)

xa0=1;xb0=0;xc0=0;

%temperatura processa [K]

T=300;

%Константы Vm=22.4 l/mol или m3/kmol

Vm=22.4;
%Данные о реакторе

%Суммарный объём трубного пространства [м3]

VR=0.65;

%Длины трубок [м]

L=1.35;

%давление в системе [кПa] p=100 кПa

p=100;

%матрица стехиометрических коэффициентов

alfa=[-3 0;1 -1 ;0 1];

%коэффициенты уравнений lnK=A-B/T (для каждой реакции)

A1=2.5;A2=3.5;

A=[A1 A2];
B1=4000;B2=3000;

B=[B1 B2];
%Мольный расход исходной смеси [kmol/h]

N0=V0/Vm;

%Мольные расходы компонентов на входе в реактор

na0=N0*xa0;nb0=N0*xb0;nc0=N0*xc0;

%Решение СОДУ стандартной функцией пакета MATLAB

[l,n]=ode45(@difpravsyst5,[0 L],[na0 nb0 nc0]);

%количество шагов интегрирования

b=length(n);

%Нахождение мольных расходов и мольных долей компонентов на каждом шаге интегрирования

for i=1:b

%Мольные расходы компонентов

na(i)=n(i,1);nb(i)=n(i,2);nc(i)=n(i,3);

%Общий мольный расход

N(i)=na(i)+nb(i)+nc(i);

%Мольные доли компонентов

xa(i)=na(i)/N(i);xb(i)=nb(i)/N(i);xc(i)=nc(i)/N(i);

%Вывод результатов в командное окно пакета MATLAB

disp(sprintf('i=%G l=%G xa=%G xb=%G xc=%G ',i,l(i),xa(i),xb(i),xc(i)));

end
%степень превращения исходного реагента

gammaA=((na0-na(i))/na0)*100;

disp(sprintf('степень превращения исходного реагента [в процентах] gammaA=%G',gammaA));
subplot(1,2,1);

plot(l,xa,l,xb,l,xc);

grid on

title('xa=f(l) xb=f(l) xc=f(l) xd=f(l)');

xlabel('l, m');ylabel('X');

subplot(1,2,2);

plot(l,N);

grid on

title('N=f(l)');

xlabel('l, m');ylabel('N [kmol/h]');

Результаты исследования процесса в трубчатом реакторе на его модели:

T = 300K, p = 100 кПа- Задание Конверсия базового реагента γА = 88.0532%.	T = 275K, p = 100 кПа Конверсия базового реагента γА = 49.9851%.
T = 325K, p = 100 кПа Конверсия базового реагента γА = 97.2804%.	T = 325K, p = 125 кПа Конверсия базового реагента γА = 98.4585%.

Вывод: с помощью программы MATLAB был смоделирован трубчатый реактор, в котором проходит обратимая газофазная реакция, и была изучена чувствительность процесса к изменению температуры и давления. Как показали разные модели, процесс с наилучшей конверсией проходит при 325 К и 125 кПа.