Расчеты химических реакторов

1.4. Последовательные и параллельные схемы реакторов
Для проточных реакторов идеального смешения, соединенных в каскад (К-РИС-Н), используют графический и аналитический методы расчета
Графический метод расчета. Этот метод прост и позволяет рассчитать каскад реакторов идеального смешения непрерывного действия для реакции любого порядка.
В основе расчета лежит уравнение (5)
, (19)
где с_{i, m-1} - концентрация реагента на входе в m-ый реактор;
с_{i, m}- концентрация реагента на выходе из m-го реактора.
Из уравнения (19) находим, что
(20)
Как видно из уравнения (20), для m-го реактора зависимость скорости реакции от концентрации изображается в виде прямой с углом наклона, для которого (рис. 3). С другой стороны, скорость реакции описывается уравнением
, (21)
которое на графике в координатах от представляет собой при n>1 экспоненту, а при n = 1 прямую линию. Точка пересечения линии уравнений (19) и (20) характеризует концентрацию реагента в m-ом реакторе.
Для расчета К-РИС-Н графическим методом необходимо:

1. 
   Вначале построить график по уравнению (19) зависимости _r от С_i.
   
2. 
   Затем из точки, лежащей на оси абсцисс, для которой провести прямую с тангенсом угла наклона, равным до пересечения с кривой (прямой) в точке М: .
   
3. 
   Опустив перпендикуляр из точки пересечения М на ось абсцисс, получают значение концентрации реагента на выходе из первого реактора. Эта же концентрация является исходной для второго реактора.
   
4. 
   Д
   υ_r
   ля нахождения концентрации во втором реакторе операцию повторяют, взяв за исходную точку , и т. д. до тех пор, пока в последнем реакторе не будет достигнута заданная концентрация . При этом число ступеней и будет числом реакторов в каскаде, необходимым для достижения заданной степени превращения.
   

Рис. 3. Графический метод расчета каскада реакторов идеального смешения