Моделирование процесса в реакторе идеального смешения непрерывного действия. Челябинский государственный университет

• Название: Челябинский государственный университет
• Анкор: Моделирование процесса в реакторе идеального смешения непрерывного действия
• Дата: 22.12.2022
• Размер: 259.96 Kb.
• Имя файла: Laboratornaya_1_Nurzhanova.docx
• Тип: Документы; #859071

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Челябинский государственный университет»

(ФГБОУ ВО «ЧелГУ»)

Химический факультет
Кафедра химической технологии и вычислительной химии



ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Моделирование процесса в реакторе идеального смешения непрерывного действия

Вариант 3
Выполнили:

Нуржанова Сабина,

Поляков Тимофей

Группа: ХБ-302

Проверил: Кимяшов А.А.
Челябинск 2022 г.

Исходные данные

Таблица 1 – результаты кинетических измерений.

Время, с	D
0	1.6000
10	1.4900
20	1.4000
40	1.2400
60	1.1400
80	1.0500

Таблица 2 – исходные данные­­.

Исходные данные
	0.27
	0.12
Концентрация А на выходе из реактора, моль/л ∙	1.6
Толщина кюветы, см	3

Таблица 3 – оптические плотности различных концентраций вещества А.

Концентрация вещества А ( моль/л)	Оптическая плотность D
0	0
1.2	0.60
2.0	0.97
3.2	1.60
3.6	1.82

Цель: определить порядок реакции, коэффициент молярной экстинкции. Вычислили минимальную концентрацию вещества А и производительность реактора для двух порядков.

Ход работы

В химическом реакторе идет следующий процесс:

A + B → продукты

Записали кинетическое уравнение заданной реакции:



Так как вещество В в большом избытке, то реакция по нему будет иметь псевдонулевой порядок. Учитывая этот факт, упростили полученное кинетическое уравнение.



Построили график в координатах уравнения первого порядка ( ). Определили константу скорости первого порядка по угловому коэффициенту, то есть =0.0052.



Рисунок 1. График в координатах уравнения первого порядка.

И также построили график в координатах уравнения второго порядка ( ).



Рисунок 2- График в координатах уравнения второго порядка.

Определили коэффициент молярной экстинкции по двум графикам .

Составили уравнение материального баланса для вещества А.





Продифференцировали данное уравнение:



Рассчитали общий объем:

л





Приравняли получившееся уравнение к нулю:



Вычислили дискриминант:









Решили систему уравнений:



Провели проверку и она прошла удачно:



Проинтегрировали:





c

c

Вычислили минимальную концентрацию А, которую можно получить в реакторе при заданных условиях. Для этого нашли среднее время пребывания там вещества А в реакторе.

c

Подставили полученное значение в формулу:



моль/л

Рассчитали производительность реактора для второго порядка:

моль/с

Провели аналогичные расчеты для этой реакции, считая, что она описывается кинетическим уравнением первого порядка.





Полученное уравнение приравниваем к нулю и рассчитываем минимальную концентрацию А для первого порядка:



моль/л

Рассчитали производительность для первого порядка:

моль/с

Построили кинетические кривые для вещества А.



Рисунок 3 - Кинетические кривые для вещества А. Сплошная линия для 1 порядка, пунктирная линия для 2 порядка.

Вывод

Определили, что порядок реакции второй, так как коэффициент корреляции больше, чем в первом. Рассчитали коэффициент молярной экстинкции Вычислили минимальную концентрацию для второго порядка моль/л и для первого порядка моль/л. Также рассчитали производительность реактора для первого порядка моль/с и для второго порядка моль/с.