Математическое моделирование химических реакторов с учётом структуры потоков и уровня смешения

• Автор: Дулькина, Наталия Александровна
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 192 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ.

I. I Идеальные модели структуры потоков.

1.1.1 Модель реактора идеального вытеснения.гр.

1.1.2 Модельтеактора идеального смешения.

1.1.3 Каскад реакторов идеального смешения

1.2 Комбинированные модели структуры потоков

1.2.1 Реактор с диффузионной моделью структуры потоком

1.2.2 Реактор с ячеечной моделью структуры потоков

1.2.3 Сложные модели с последовательным и параллельным соединением звеньев.
1.3 Идентификация структуры потоков в химических реакторах методом входных возмущений
1.4 Реальные модели структуры потоков в химических реакторах
1.4.1 Математическая модель реактора с ламинарным потоком.
1.4.2 Математическая модель реактора с турбулентным потоком.
1.4.3 Математическая модель реактора реального вытеснения с
произвольной функцией отклика.
1.4.4. Математическая модель зеактоза реального смешения
1.5. Моделирование уровня смешения в химических реакторах
1.5.1 Понятие об уровне смеиения.
1.5.2 Оценка влияния уровня смешения на степень конверсии.
1.5.3 Экспериментальное определение уровня сегрегации.
1.6 Масштабирование уровня сегрегации в химических реакторах
Вывода к главе и постановка задач исследования
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ И УРОВНЯ СМЕШЕНИЯ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ.
2.1 Изучение радиального перемешивания в проточных аппаратах вытеснения.
2.2 Идентификация структуры потоков при последовательном соединении звеньев идеального вытеснения и смешения.
2.3 Экспериментальное изучение структуры сегрегированного и
десегрегированного потоков в реакторах смешения.
Выводы к главе 2
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ И УРОВНЯ СМЕШЕНИЯ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ.
3.1 РО ПОЗИРОВАНИЕ УРОВНЯ С ТРЕГАЦИИ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕАКТОРАХ
смешения.
3.2 Экспрессметод расчета реакторов идеального смешения.
3.3 Расчет поли пюпиых реакторов вытеснения с учетом реологических
СВОЙСТВ РЕАКЦИОННОЙ МАССЫ
3.4 Расчг. геометрических размеров ПОЛИТРОПИЫХ ТРУБЧАТЫХ
3.5 Систематизированный алгоритм расчета химических рбакторовс
УЧЕТОМ ЛРУК IУРЫ ПОТОКОВ И УРОВНЯ СМЕШЕНИЯ
Выводы К ГЛАВЕ 3
4 РАСЧЕ Т ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕАКТОРОВ ВЫТЕСНЕНИЯ II СМЕШЕНИЯ
4.1 Мл НМД IИЧОСКОЕ МОДЕЛРОВАИЕ ПРОМЫЩЛЕ1 ПКИ О РЕАКТОРА ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА.
4.2 Млтемл ГИЧ1 СКОР. МОД ЛИРОВЛИГ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕАКТОРА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛ IX ЛОРИ ДА
4.3 МЛТЕМАТНЧ с кор моделирование промышленноео реактора
КСЛ ГО ЕИРОВАШЯ СПИРТОВI
Выводы К ГЛАВЕ 4
5 РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ.
5.1 КОЖУХОТРУЫ1ЫЙ КЛ ЛЛТИЧЕС КИЙ РЕАКТОР.
5.2 Шнековый реактор смешения.
5.3 Комбинированный реактор с зонами смешения и вытеснения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В. Влияние времени десегрегации на конверсию в химических реакторах // І Іерепектнньг развития Волжского региона: Тез. Тверь. С . Голованчнков А. Б Рябчук Г. В., Дулькнна H. A., Мамедова A. A. Экспресс -метод расчёта реакторов идеального смешения Н Математические методы в технике и технологиях (ММТТ- ): Тез. Санкг-1 Іеіербург, . С. . Дулькииа U. A., Голованчнков А. Б., Рябчук Г. В. Автоматизированный расчёт химических реакторов с учётом структуры потоков и уровня смешения И Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии: Сб. ВолгІТУ. Волгоград, . С. -. Голованчнков А. Б Симонов Б. В., Рябчук Г. В Дулькииа H. A. Математическое моделирование химических реакторов с диффузионной моделью структуры потоков // Математические методы в технике и технологиях (ММТГ ): Тез. Смоленск, . С. -. Голованчнков А. Б., Рябчук Г. Fi. Дулькииа U. A. Моделирование структуры сегрегированного и десегрегированного потоков в реакторах смешения Я Известия ВУЗов: Химия и химическая технология. С. -. Дулькииа I I. A. Исследование работы реактора гидрохлорирования ацетилена. VI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области : Матер, конф. Воші ГУ. Волгоград, . Изданы мі годичк киї указания к глсчп. Дулькииа U. A Голованчнков Л. Б Рябчук Г. В. Расчёт химических реакторов на ЭВМ с учётом структуры потоков и уровня смешения: Методические указания к расчету химических реакторов. Волпнрад: ВолгІТУ, . Дулькина H. A Рябчук Г. В., Голованчиков А. Б. Расчёты на ЭВМ экзотермических химических реакторов периодического действия: Методические указания к семестровой работе. Волгоград: ВолгГТУ, . Реактор смешения: Патент №1 РФ. A.Б. Голованчиков, A. A. Мамедова, Г. В. Рябчук, H. A. Дулькина, A. B.А. Фокина; ВолгГТУ. Бюл. Трубчатый аппарат для проведения химических реакций: Патент №4 РФ. МКИ 7 В J 8/, F F / / А. Б.Голованчиков, H. Г.В. Рябчук; ВолгГТУ. Бюл. Кожухотрубный каталитический реактор: Патент №6 РФ, МКИ 7 В J 8/ / А. Б.Голованчиков, Г. В. Рябчук, H. A. Дулькина, М. В. Шнбитова; ВолгІТУ. Бюл. Имеются акт внедрения в учебный процесс и акты внедрения на производстве методик расчета промышленных химических реакторов. Всероссийских и международных конференциях (Великий Новгород. Тверь, г. Санкт-Петербург, г. Смоленск, г. Волгоградского государственною технического университета в - г. VI Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области в г. Идеальные аппараты, как и любая идеализация, — это абстракция, которую нельзя точно осуществить на практике. Однако ясность физической картины и простота математического описання идеальных аппаратов чрезвычайно удобны для анализа протекания химических процессов в потоке. Каждой структуре потока в идеальных аппаратах соответствует характерный вид функциий распределения времени пребывания. Обычно рассматривают два идеальных аппарата. Первый характеризуется тем, что поток в нем движется совершенно равномерно. Псе частицы жидкости имеют одинаковую скорость и. Фронт потока движется, как твердый поршень. Это аппарат идеального вытеснения. Другой тип идеального аппарата можно представить себе таким образом. Эго аппарат с мешалкой, через коюрый проходит поток жидкости. Мощность мешалки такова, что поступающая жидкость мгновенно равномерно распределится по объему аппарата. Эго аппарат идеального смешения [9]. Рис. Элементарный материальный баланс по реагирующему компоненту А для элементарного объёма dV = ! Рис. Таким образом са = сй(г) и концентрація реакционной массы в любой точке и на выходе из реактора для фиксированного момента времени равны са = сак . В атом случае нет необходимости при выводе математической модели реактора идеального смешения выделять какой-то элементарный объем. Уравнение (1. Сак ясж{с). Так как модель идеального смешения относится к числу наиболее распространенных типовых моделей структуры потока, данная модель широко используется при проектировании химических реакторов | Ы-|. Сои Со« Си,,. Рис. Г) учитываются модельным коэффициентом продольной диффузии О/ (рис. Чт=-Ог^-. Рис.