Модели неидеальных реакторов

 

Очевидно, РВП содержит полезную информацию о структуре течений и характере перемешивания содержимого реактора. Для оценки степени отклонения поведения реактора от идеального режима можно использовать, например, функции E и F. Выше мы рассчитали функции E и F для идеального ПРПП; если теперь эти функции сравнить с соответствующими функциями для реального реактора, то можно получить представление о том, насколько режим в реальном аппарате приближается к режиму полного перемешивания.

РИС. 9.10. F- и E-функции для идеального ПРПП (а); ПРПП с обводной (байпасной) линией (б); ПРПП с застойной зоной (в).

 

Типичные отклонения от идеального режима часто проявляются в виде определенных зависимостей характеристик реактора. Оценить эти зависимости можно, построив соответствующие модели, которые отражают различные типичные отклонения от системы с идеальным перемешиванием. На рис. 9.1 приведены модели а) идеального ПРПП, б) реактора с обводной (байпасной) линией потока исходных веществ и в) реактора с застойной зоной (1—α)V_R. При наличии байпасной линии влияние индикатора сказывается на F-функции немедленно, а присутствие застойной зоны приводит к более быстрому (по сравнению с идеальным реактором) спаду кривой E-функции.

Другая полезная и часто применяемая модель неидеального проточного реактора с перемешиванием состоит из двух связанных идеальных ПРПП (рис. 9.11). В этой модели содержимое системы разделено на две меньшие полностью перемешиваемые зоны. Потоки исходных веществ и продуктов процесса проходят через зону 1, объем которой составляет α (в долях единицы) от общего объема реактора. В свою очередь содержимое зоны 1 обменивается с застойной зоной 2 с объемной скоростью F'. Если допустить, что кинетика данного процесса подчиняется уравнению Моно с постоянным экономическим коэффициентом, то стационарное состояние в этой системе можно описать следующими уравнениями материального баланса: