Адиабатический реактор.
Изменение температуры в адиабатическом реакторе Δt прямо пропорционально степени превращения х, концентрации основного реагента СА0, тепловому эффекту реакции qp. Разность температур Δt обратно пропорциональна теплоемкости реакционной смеси . Изменение температуры положительно для экзо- и отрицательно для эндотермических процессов. Уравнение адиабатического процесса легко выводится из теплового баланса для реакционного объема реактора в целом или для любого элементарного объема реактора. Запишем общее выражение теплового баланса для установившегося процесса как равенство прихода и расхода теплоты:
Теплота прихода складывается из теплоты входящей реакционной смеси Qисх и теплоты физических процессов, происходящих в реакционном объеме Qр:
В адиабатическом процесс теплообмен реактора с окружающей средой отсутствует и вся теплота отводится с реакционной смесью, масса которой равна G, средняя теплоемкость и температура на выходе tk:
По закону сохранения массы вещества общее количество ее остается неизменным. Принимая, что средняя массовая теплоемкость реакционной массы, поступающей в объем и выходящей из него , получаем
Для любой простой реакции количество выделившейся или затраченной в реакторе теплоты Qp будет пропорционально массовой концентрации продукта в выходящей смеси СВ или концентрации основного исходного вещества в поступающей смеси и степени его превращения, т.е.
где qP – теплота реакции на единицу массы (моль) целевого продукта. Таким образом, суммарное уравнение теплового баланса для реакции А → В
Преобразуя данное уравнение, получим характеристическое уравнение адиабаты для реакции А → В:
или
Разность называется адиабатическим изменением температуры.
Применение: по модели адиабатического реактора РИВ рассчитывают контактные аппараты с фильтрующим слоем катализатора. Применяются также для расчета камерных реакторов, в которых протекают гомогенные реакции, прямоточных абсорберов.