固定床反應(yīng)器ppt課件(2)(參考版)
2025-01-17 12:24本頁(yè)面
【正文】 該曲線下方介于 0~ xAf之間的面積大小即 為 W/FA0。一般采用數(shù)值積分或圖解法計(jì)算。 取反應(yīng)器內(nèi)一微元段進(jìn)行物料衡算和熱量衡算得： AABtAA dxFdldrdWr 024)()( ?????? ??)H(dxFdW)r)(H(dTcFdTcFAA0AAApipii?????????0A0AxFdlT AA dFF ?AFtd上述兩式分別積分并整理得： )()()( 0000 AAAAPAA xxxxcHyTT ??????? ?? ?? AAxxAAA rdxFW0 )(0設(shè)計(jì)方程 操作方程 設(shè)計(jì)方程和操作方程聯(lián)立求解，可求得 W。 以催化劑顆粒體積計(jì)量： ? ?? ?A00BAAcu1rldxd ????? ?? ?? ??????????Ax0BAA0AL00A00BAA0A0BAArxdculdculdrxdcurldxd????對(duì)照平推流反應(yīng)器性能方程 二者相同 ? ??? ???Ax0BAA0AL00 rxdculd??? ?? ??? Ax0AA0A0RrxdcVV? 單層絕熱式固定床反應(yīng)器 定常態(tài)操作時(shí)，與流動(dòng)方向垂直的截面上溫度、濃度均勻一致，且不隨時(shí)間變化。按一維擬均相處理，設(shè)計(jì)方法與平推流相似。因此，在工程計(jì)算允許的誤差范圍內(nèi)應(yīng)盡可能選用簡(jiǎn)單模型。 簡(jiǎn)言之即考慮顆粒與流體之間的溫度差和濃度差。 （ 2）二維擬均相模型 同時(shí)考慮軸向和徑向的溫度和濃度分布。 （ 1）一維擬均相模型 只考慮沿氣體流動(dòng)方向的溫度和濃度變化。 解： ? ?? ?? ?oSo385PgASAGgS??????????????????TcccHTT? 擬均相一維模型 概述，目前描述固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型可分為擬均相、非均相兩大類。mol1， 氣體的定壓比熱容 cP=49J 88 (C) ))(( ASAGggGS ccHkTT ??????89 ?進(jìn)一步簡(jiǎn)化 (C)式，前面有： ? JH 和 JD 相除，得 ： 0 . 4 1mHm0 . 5 1mHm0 . 4 1mDm0 . 5 1mDm 8R eJ60 00Re30 0 6R eJ30 6 9R eJ60 00Re30 0 0R eJ30 ????????????????1. 07 61. 191. 28JJ6000Re3001. 07 62. 102. 26JJ300Re0. 06DHmDHm????????? 由 J(H) 和 J(D)的定義： ? 實(shí)驗(yàn)得到： ? 代入上式： ? 代入 (C)式得： 90 ScPr/)/(JJPggg32ggPgDH ?????????ckGkGc????1S c )( P r / 2 / 3 ?)/(?? ?))(( ASAGPgGS ccHcTT ????? ?91 例 試計(jì)算例 56中催化劑的外表面處溫度 。 ? 單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)放出的熱量為： ? 傳遞的熱量 =反應(yīng)熱量 )()(dd SA HVRtQ ????)()()( GSSPS TTShHVR A ????? ?上式整理 : 前面的傳質(zhì)過程中，已知： 由 (A)和 (B)式可得： 87 )()()(SGSSPA HVTTShR????? ? (A) )()( ASAGSSgA ccVSkR ???? (B) )()()(ASAGSSgSGSSg ccVSkHVTTS????? ???整理上式，得： ? 上式關(guān)聯(lián)了顆粒濃度與溫度之間的變化關(guān)系。cm1s1， 擴(kuò)散系數(shù) D = 。 試估算該處催化劑的外表面濃度 。cm3，在反應(yīng)器某處氣體溫度為 220℃ ， 氣體組成為 10％ 苯 ， 80％ 氫 ， 5％ 環(huán)己烷和 5％ 甲烷 (體積分率 )， 測(cè)得該處宏觀反應(yīng)速率 (RA)=m2h1，催化劑為 Φ 8 9mm圓柱體 ， 顆粒密度ρP= ? 內(nèi)擴(kuò)散或動(dòng)力學(xué)控制 反應(yīng)速率常數(shù) k 比傳質(zhì)系數(shù) kg 小得多，則顆粒外表面處 A 的濃度與氣相主體濃度相等，外擴(kuò)散可不予考慮。 Da→0 ，外擴(kuò)散可忽略。 ? 若本征動(dòng)力學(xué)方程為： 73 ? ? ? ? ? ?ASckfVVRccSktn SSAASAGSgAdd ?? ?????? ? ? ?Ackfr ?? A則： 其中： ? Da為坦克萊 (Damkohler)數(shù)，其物理意義是反應(yīng)速率與外擴(kuò)散速率的比值，反映了體系中外擴(kuò)散的影響程度。 ? 宏觀動(dòng)力學(xué)方程是以表面氣相濃度為計(jì)算基準(zhǔn)的，外擴(kuò)散過程直接影響反應(yīng)的結(jié)果。 ?注意 Re 的不同定義。常用 JD 因子計(jì)算法關(guān)聯(lián)： ? 式中： 69 ? ? 32ggD ScGkJ ??施密特準(zhǔn)數(shù)；；氣體質(zhì)量流率；氣相密度傳質(zhì)因子；,Sc:Scsmkg:mkg::gg123gDDGJ?????????70 ? ?.cm,1Re,6000Re300,BsBgsmmDmmDmD催化劑床層空隙率顆粒比表面當(dāng)量直徑是雷諾數(shù)的函數(shù)：??????????????????dGdJJJ。 ? 傳質(zhì)系數(shù)與顆粒的幾何尺寸及形狀、流體力學(xué)條件、流體的物理性質(zhì)有關(guān)。 ? 組分 A從氣相主體達(dá)到催化劑顆粒外表面上，必須通過擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，流體通過邊界層向催
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