- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Кинетическая модель химического процесса в реакционном объеме. (Тема 6.1) презентация
Содержание
- 1. Кинетическая модель химического процесса в реакционном объеме. (Тема 6.1)
- 2. Тема 6.1 Кинетическая модель химического процесса в реакционном объеме
- 3. Кинетическая модель
- 4. Цель исследования химического процесса на уровне реакционного
- 5. Концентрационное и температурное поля в реакционном объеме
- 6. Гидродинамический режим в реакционном объеме определяется типом
- 7. Идеальные модели Это условные (мысленные) реакционные
- 8. Идеальные модели По движению материальных
- 9. При режиме идеального смешения предполагается постоянство концентрации
- 10. При идеальном изотермическом режиме должно быть полное
- 11. Изменение концентрационного поля при идеальных режимах
- 12. Температурное поле в процессах идеального смешения (как
- 13. В процессах идеального вытеснения температурное поле в
- 14. Кинетическая модель процесса строится на основе материального
- 15. Балансовые уравнения составляют: Для всех участвующих в
- 16. Процесс – нестационарный Сумма входящих и выходящих
- 17. ΣQвх = 0. В реакционном объеме
- 18. Изменение количества теплоты в реакционной зоне связано
- 19. Периодический процесс в режиме идеального смешения (ИС-п)
- 20. Процесс – стационарный dN/dτ = 0 и
- 21. Источники теплоты в реакторе – химическое превращение
- 22. Непрерывный процесс в режиме идеального смешения (ИС-н)
- 23. Процесс - стационарный dNi/dτ = 0
- 24. Процесс - стационарный dQ/dτ = 0 Уравнение
- 25. Непрерывный процесс в режиме идеального вытеснения (ИВ)
- 27. Анализ кинетических моделей Исследование влияния условий процесса
- 28. Важнейшим показателем является уровень и характер распределения
- 29. Изменение температуры может привести к переходу гетерогенного
- 30. Температура в реакционном объеме является результатом теплового
- 31. Закрытая система Зависимость скорости от температуры проходит
- 32. Открытая система Скорость реакции поддерживается на максимальном
- 33. Зависимость скорости тепловыделения Qp от температуры Т
Тема 6.1 Кинетическая модель химического процесса в реакционном объеме
Слайд 3
Кинетическая модель химического процесса на уровне элементарного объема учитывает все параметры,
влияющие на процесс, и предоставляет принципиальную возможность рассчитать время, необходимое для достижения заданной степени превращения и необходимый реакционный объем.
Слайд 4Цель исследования химического процесса на уровне реакционного объема
дополнение полученной на втором
уровне кинетической модели закономерностями формирования концентрационного и температурного полей в масштабе всего реакционного объема во времени.
Слайд 5Концентрационное и температурное поля в реакционном объеме реактора формируются как следствие
конвективных потоков вещества и тепла, возникающих в результате складывающегося в реакционном объеме гидродинамического режима.
Слайд 6Гидродинамический режим в реакционном объеме определяется типом и конструкционными особенностями реактора
в целом (конфигурации вводного и выводного устройства, наличия и эффективности перемешивания, типа теплообмена и конструкции теплообменных устройств и др.).
Слайд 7Идеальные модели
Это условные (мысленные) реакционные устройства, в реакционном объеме которых
предполагается идеальная гидродинамическая структура материальных потоков
Идеальные гидродинамические модели позволяют большое разнообразие реальных реакторов свести к нескольким типам и вести анализ химического процесса в них по типовым зависимостям.
Идеальные гидродинамические модели позволяют большое разнообразие реальных реакторов свести к нескольким типам и вести анализ химического процесса в них по типовым зависимостям.
Слайд 8Идеальные модели
По движению
материальных
потоков
По характеру
температурного
поля
Полного
(идеального)
смешения
Идеального
вытеснения
Изотермический
Адиабатический
Слайд 9При режиме идеального смешения предполагается постоянство концентрации и других параметров процесса
во всем реакционном объеме.
При режиме идеального вытеснения предполагается поршневой режим движения потока и полностью исключается продольное перемешивание компонентов потока.
При режиме идеального вытеснения предполагается поршневой режим движения потока и полностью исключается продольное перемешивание компонентов потока.
Слайд 10При идеальном изотермическом режиме должно быть полное равенство температуры во всем
реакционном объеме.
При идеальном адиабатическом режиме полностью исключается любой теплообмен реакционной зоны с внешней средой, а теплота реакции идет только на нагрев (или охлаждении) реакционной смеси.
При идеальном адиабатическом режиме полностью исключается любой теплообмен реакционной зоны с внешней средой, а теплота реакции идет только на нагрев (или охлаждении) реакционной смеси.
Слайд 12Температурное поле в процессах идеального смешения (как периодических, так и проточных)
является постоянным во всем реакционном объеме.
Температурное поле изменяется во времени по сложной зависимости от величины и знака теплового эффекта реакции и интенсивности теплообмена с внешней средой.
Температурное поле изменяется во времени по сложной зависимости от величины и знака теплового эффекта реакции и интенсивности теплообмена с внешней средой.
Слайд 13В процессах идеального вытеснения температурное поле в реакционном объеме в общем
случае является переменным как в объеме, так и во времени, оставаясь постоянным лишь по сечению реакционного объема, перпендикулярному потоку.
В общем случае изотермический режим возможен лишь при теплообмене с внешней средой.
В общем случае изотермический режим возможен лишь при теплообмене с внешней средой.
Слайд 14Кинетическая модель процесса строится на основе материального и теплового баланса в
реакционном объеме и в самом общем виде выглядит следующим образом:
dN/dτ = ΣNвх + ΣNист
dQ/dτ = ΣQвх + ΣQист
dN/dτ = ΣNвх + ΣNист
dQ/dτ = ΣQвх + ΣQист
Слайд 15Балансовые уравнения составляют:
Для всех участвующих в процессе веществ, учитывая сохранение общей
массы вещества и стехиометрические соотношения между реагирующими веществами.
Для многофазных процессов - для каждой фазы с учетом тепло- и массообмена между ними.
Для многофазных процессов - для каждой фазы с учетом тепло- и массообмена между ними.
Слайд 16Процесс – нестационарный
Сумма входящих и выходящих потоков равна ΣNвх = 0
Источником i-го вещества является химическое превращение: ΣNист, i = Wi(C, T).
Уравнение накопления в единице объема для i-го вещества приобретает вид
dCi/dτ = Wi(C, Т)
Периодический процесс в режиме идеального смешения (ИС-п)
Слайд 17ΣQвх = 0.
В реакционном объеме возможен теплообмен с теплоносителем, имеющим
температуру Тх, при коэффициенте теплообмена КТ и удельной поверхности Fуд.
Источник тепла – изменение энтальпии системы при химическом превращении (для простой реакции Qист, = qpr(С, Т)) и теплообмен с теплоносителем КТFуд(Тх – Т).
Для простой реакции при Vр = 1 уравнение теплового баланса принимает вид
Источник тепла – изменение энтальпии системы при химическом превращении (для простой реакции Qист, = qpr(С, Т)) и теплообмен с теплоносителем КТFуд(Тх – Т).
Для простой реакции при Vр = 1 уравнение теплового баланса принимает вид
Периодический процесс в режиме идеального смешения (ИС-п)
Слайд 18Изменение количества теплоты в реакционной зоне связано с изменением температуры и
при неизменном значении теплоемкости реакционной смеси ср
Периодический процесс в режиме идеального смешения (ИС-п)
Слайд 19Периодический процесс в режиме идеального смешения (ИС-п)
Начальные условия процесса задаются:
при τ = 0 С = С0,i и Т = Т0
Слайд 20Процесс – стационарный dN/dτ = 0 и dQ/dτ = 0
Источник веществ
– химическое превращение, т.е. Ni,ист = Wi(C, Т)Vр.
Уравнение материального баланса примет вид
0 = V0С0,i – V0Сi – Wi(С,Т)Vр.
или (С0,i – Сi)/τ = Wi(С,Т)
Уравнение материального баланса примет вид
0 = V0С0,i – V0Сi – Wi(С,Т)Vр.
или (С0,i – Сi)/τ = Wi(С,Т)
Непрерывный процесс в режиме идеального смешения (ИС-н)
Слайд 21Источники теплоты в реакторе – химическое превращение и теплообмен .
При
постоянном значении теплоемкости ср реакционной смеси уравнение теплового баланса принимает вид
0 = V0срТ0 – V0срТ + qрr(С,Т)Vр +КТFТ(Тх – Т)
или
ср(Т – Т0)/τ = qрr(С,Т) – КТFуд(Т – Тх).
0 = V0срТ0 – V0срТ + qрr(С,Т)Vр +КТFТ(Тх – Т)
или
ср(Т – Т0)/τ = qрr(С,Т) – КТFуд(Т – Тх).
Непрерывный процесс в режиме идеального смешения (ИС-н)
Слайд 22Непрерывный процесс в режиме идеального смешения (ИС-н)
Начальные условия процесса Сi,0 и
Т0 входят в эти уравнения
Слайд 23Процесс - стационарный dNi/dτ = 0
Режим потока — поршневой без
перемешивания
Профиль скорости по сечению — плоский.
По мере прохождения потока изменяются концентрация компонентов Сi и температура потока Т.
Уравнение материального баланса имеет вид
0 = V0Сi – V0(Сi +dСi) +Wi(С,Т)dVр
Профиль скорости по сечению — плоский.
По мере прохождения потока изменяются концентрация компонентов Сi и температура потока Т.
Уравнение материального баланса имеет вид
0 = V0Сi – V0(Сi +dСi) +Wi(С,Т)dVр
Непрерывный процесс в режиме идеального вытеснения (ИВ)
Слайд 24Процесс - стационарный dQ/dτ = 0
Уравнение теплового баланса для рассматриваемого объема
dVр
0 = V0срТ – V0ср(Т + dТ) + qрr(С,Т)Vр+ +КТdFТ(Тх – Т)
или срdТ/dτ = qрr(С,Т) – КТFуд(Т – Тх)
0 = V0срТ – V0ср(Т + dТ) + qрr(С,Т)Vр+ +КТdFТ(Тх – Т)
или срdТ/dτ = qрr(С,Т) – КТFуд(Т – Тх)
Непрерывный процесс в режиме идеального вытеснения (ИВ)
Слайд 25Непрерывный процесс в режиме идеального вытеснения (ИВ)
Начальные условия:
при τ =
0 С = С0,i и Т = Т0
Слайд 27Анализ кинетических моделей
Исследование влияния условий процесса и характеристик (свойств) его составляющих
(химической реакции, тепло- и массообмена) на показатели процесса, а также выявление особенностей процесса и режима.
Слайд 28Важнейшим показателем является уровень и характер распределения температуры в реакционном объеме.
Температура
влияет на:
скорость превращения;
селективность превращения;
состояние химического равновесия;
предельно допустимая степень превращения.
скорость превращения;
селективность превращения;
состояние химического равновесия;
предельно допустимая степень превращения.
Слайд 29Изменение температуры может привести к переходу гетерогенного процесса из кинетической области
в диффузионную и наоборот.
Т – это функция от степени превращения исходных реагентов, теплового эффекта реакций, теплообмена с окружающей средой и др.
На характер распределения температуры в реакционном объеме определяющее влияние оказывает гидродинамическая обстановка
Т – это функция от степени превращения исходных реагентов, теплового эффекта реакций, теплообмена с окружающей средой и др.
На характер распределения температуры в реакционном объеме определяющее влияние оказывает гидродинамическая обстановка
Слайд 30Температура в реакционном объеме является результатом теплового баланса, важнейшей составляющей которого
является скорость тепловыделения (поглощения) в результате реакции, определяющаяся ее скоростью.
В экзотермическом процессе тепловыделение приводит к разогреву системы.
При этом характер изменения скорости реакции и выделения тепла реакции, будет различным в зависимости от того, в закрытой или открытой по веществу системе протекает процесс.
В экзотермическом процессе тепловыделение приводит к разогреву системы.
При этом характер изменения скорости реакции и выделения тепла реакции, будет различным в зависимости от того, в закрытой или открытой по веществу системе протекает процесс.
Слайд 31Закрытая система
Зависимость скорости от температуры проходит через максимум и при достижении
определенной температуры начинает уменьшаться, несмотря на рост температуры.
При максимуме положительный вклад на скорость от повышения температуры компенсируется отрицательным вкладом от снижения концентрации реагентов.
При максимуме положительный вклад на скорость от повышения температуры компенсируется отрицательным вкладом от снижения концентрации реагентов.
Слайд 32Открытая система
Скорость реакции поддерживается на максимальном уровне компенсацией расхода реагентов путем
непрерывной подачи сырья, в результате чего кинетическая кривая принимает S-образную форму.
При достаточно высоких значениях Т константа скорости реакции становится настолько большой, что на выходе из реакционного объема практически не остается не прореагировавшего реагента,
При достаточно высоких значениях Т константа скорости реакции становится настолько большой, что на выходе из реакционного объема практически не остается не прореагировавшего реагента,
Слайд 33Зависимость скорости тепловыделения Qp от температуры Т
Дальнейшее повышение Т не может
заметно увеличивать скорость тепловыделения Qp и происходит выравнивание кривой.
До максимума характер зависимости Qp от Т для обеих систем совпадает.
До максимума характер зависимости Qp от Т для обеих систем совпадает.
