:: hodina deviata

Obsah

Kaskáda dvoch rovnakých CSTR s následnými reakciami >>>

CSTR a PFR zapojené sériovo >>>

CSTR a separátor zapojené sériovo >>>

Príklad č.1

V dvoch za sebou zapojených rovnako veĺkých DPMR prebiehajú reakcie: rovnica S rýchlostnými konštantami rovnica Vypočítajte priestorové časy reaktorov, pri ktorých sa dosiahne maximálna koncentrácia látky C. Aká bude táto koncentrácia? Koncentrácia látky A na vstupe do prvého reaktora je CAF =1 kmol m-3.

Riešenie

Bilancie zložiek v reaktoroch:
1. reaktor rovnica 2. reaktor rovnica Resp. rovnica Resp. 2 (1. reaktor) rovnica Resp. 3 (2. člen kaskády) rovnica Z uvedeného vyplýva, že máme 9 neznámych (Ci1,Ci2, τ), pričom počet rovníc je osem + podmienka na koncentráciu látky C. Takto zostavený systém predstavuje optimalizačnú úlohu, kde riešenie bude také, že sa nájde taký priestorový čas τ a koncentrácie jednotlivých zložiek, kedy materiálové bilancie budú splnené a pritom koncentrácia látky C na výstupe z druhého reaktora bude maximálna. Takúto úlohu môžeme vyriešiť v Exceli pomocou riešiteľa.

Príklad č.2

Reakcia 2. poriadku rovnica prebieha v kvapalnej fáze vo vodnom roztoku izotermicky nasledovným spôsobom:
Do miešanej nádoby s objemom 25 litrov sa privádzajú dva prúdy s rovnakým obj. prietokom, jeden s koncentráciou látky A 0.02 mol/Liter; druhý s koncentráciou látky B 1.4 mol/Liter. Zmes sa potom vedie do 100 litrového rektora s piestovým tokom. Zistilo sa, že časť látky R vzniká už v miešanej nádobe a že jej koncentrácia na výstupe je 0.002 mol/Liter. Nádobu možno považovať za dokonale miešanú. Určite koncentráciu látky R na výstupe z reaktora a stupeň premeny látky A.

Riešenie

Schéma procesu: rovnica Aby som vedel riešiť určiť požadované výstupy z reaktora 2, musím vedieť rýchlostnú konštantu chemickej reakcie. Tú určím na základe bilancie reaktora 1. pre zložku R: rovnica kde koncentráciu látky R na výstupe z reaktora 1 poznám, a koncentrácie látok A a B na výstupe z reaktora 1 určím z ich mat.bilancií : rovnica kde výraz predstavujúci zmenu chemickou reakciou ja známy z bilancie látky R: rovnica a teda koncentrácie látok A a B na výstupe zo zmiešavača sú: rovnica Po dosadení do rovnice bilancie 1. reaktora pre R a po úprave dostaneme: rovnica Materiálová bilancia reaktora s piestovým tokom: rovnica s okrajovou podmienkou rovnica Integrujeme až po V = 100 litrov. Hľadaná koncentrácia látky R je potom 7.20 mol m-3 a stupeň premeny látky A je 0.64.

Príklad č.3

V izotermickom, prietokovom dokonale miešanom reaktore prebiehajú následné reakcie: rovnica kV1 = 0.003 s-1, kV2 = 0.0015 s-1. Veľkosť reaktora je 6 m3, nástrek do reaktora je vodný roztok látky A, VF = 0.01 m3 s-1, CAF = 1000 mol m-3. Za reaktorom je umiestnený separátor, v ktorom je nezreagovaná látka A oddelená a vracia sa späť do reaktora ako vodný roztok s koncentráciou CAF.
Aká je koncentrácia látky R na výstupe zo separátora?

Riešenie

Schéma procesu: rovnica Poznáme objemový prietok na vstupe do zmiešavača, vstupnú koncentráciu A na vstupe do reaktora, koncentráciu A v recyklovanom prúde, a viem že: rovnica Neznáme sú: koncentrácie A, R, S na výstupe z reaktora, koncentrácie R a S na výstupe zo separátora a objemový prietok recyklovaného prúdu. Viem napísať :
Bilancie reaktora: rovnica Bilancie separátora: rovnica Riešenie viď EXCEL: 6 nelineárnych rovníc o 6tich neznámych pomocou riešiteľa.