Маъруза. Кимёвий реакторлардаги жараённи ростлаш Маъруза режаси: Реакторларнинг структура схемаси

V	dc		 Gc  Gc  rV
(1)
	dt ^				0
ёки		dc			1	(с  с)  r	(2)
		dt^			T
						0
					кор

бу ерда: с – реакторнинг чиқишидаги реакцион қоришманинг концентрацияси; с₀

• 
  реагентнинг киришидаги концентрацияси; V – реакторнинг ҳажми; G – реагент узатишнинг ҳажмий тезлиги; r – кимёвий реакциянинг тезлиги; Т_кор – реакторда
  

қоришманинг қотиш вақти; t^* – вақт.

Иссиқлик балансининг тенгламасини қуйидагича ёзиш мумкин;

c

V

d

 Gc   Gc

  (H )rV F ( 

) ,

(3)

p

dt^

p

0

p

сов

ёки

d



1

(

 ) 

(H )

r 

F

( 

)

(4)

dt^

T

0

c

V

сов

c



кор

p

p

бу ерда: с_Р – реакцион қоришманинг солиштирма иссиқлик сиғими;  – реакцион қоришманинг зичлиги;  – реактордаги реакцион қоришманинг ҳарорати; ₀ – реакторнинг киришидаги қоришманинг ҳарорати; (–H) – кимёвий реакциянинг иссиқлик самараси;  – иссиқлик узатиш

коэффициенти; F – иссиқлик алмашинишнинг юзаси; сов–қоришмани

совутиш ҳарорати.

Кимёвий реакциянинг тезлиги r, Аррениус қонунига биноан реагентнинг

концентрацияси, реакция кетма-кетлиги ва жараённинг ҳароратига боғлиқ.

120

Кўрилаётган реакциянинг биринчи тартибли ҳолати учун биз қуйидагиларга эгамиз:

r  kc exp( E R) ,

(5)

бу ерда: k – кимёвий реакция тезлигининг константаси; Е – активланиш энергияси; R – универсал газ доимийси.

3. 
   ва (4) тенгламалар реакторнинг узлуксиз ҳолатини ифодалайди.
   

Даврий реактордаги қоришманинг сарфи G=0, ва математик модели қуйидаги кўринишга эга:

			dc		r;					(6)
			dt *
d		 (H )				r		F		( сов ) . (7)
dt *						cР 		cР V

Адиабатик режимда ишловчи узлуксиз реактор учун математик модель қуйидаги кўринишга эга.

dc



1

(c  c)  r;

(8)

dt

0

^Tкор

d



1

(0

)  (H )

r

.

(9)

dt

T

cР 

Изотермик режимда (d/dt = 0), ишловчи реактор учун математик модель ўзида моддий баланс тенгламасини намоён этади (1).

Келтирилган моделлар реакторнинг ўтиш режимларини тасвирлайди. Бу ҳолатда концентрациянинг ўзгариш тезлиги ва реактордаги ҳарорат нолга тенг. Бу ифода реакторнинг стационар ҳолатини аниқлаш учун ишлатилади. Моделнинг тенгламаси ночизиқ бўлганлиги учун реакторнинг статик модели орқали унинг координаталарини аниқлаш мумкин эмас. Шунинг учун кўпгина ҳолларда стационар ҳолатни аниқлаш учун график усуллардан ёки ЭҲМда ҳисоблашлардан фойдаланилади.

Узлуксиз кимёвий реакторларни бошқаришда ҳосил бўладиган масалалардан бири реактордаги берилган ҳарорат ва концентрацияни барқарор ушлаб туришдан иборатдир. Бу масалани ростлаш қонунига

121

пропорционал ҳолатига нисбатан кўриб чиқамиз. Автоматик ростлаш тизимларини қуриш усулларига сабаб бўладиган ростлагични улашни 8 та вариантлари мавжуд.

1-вариант. Реакцион аралашмани киришидаги ҳароратига таъсир қилиб реактордаги топшириқ қийматдан ҳароратни чекланиши бўйича ростлаш:

x2–x 02 =– S1(y2–y 02 ), (10)

бу ерда: S1 – П-ростлагичнинг кучайтириш коэффициенти; y2 –

реактордаги ҳарорат; y 02 – реакторга берилган ҳарорат; x2 – реакцион

қоришмага кирувчи ҳарорат; x 02 -y2=y 02 бўлгандаги қоришмага кирувчи

ҳарорат қиймати.

Бу усул реактор чиқишидаги реакцион қоришма солинган махсус иссиқлик алмаштиргичнинг ишлаш режимини ўзгаришига асосланган бўлиши мумкин. Лекин бундай тизим ўта инерцион бўлиши мумкин. Бундан ташқари реакторга кирувчи совуқ ва иссиқ оқимларнинг нисбатини ўзгартириш билан реакцион қоришмани қиздириб уни кириш ҳароратини ўзгартириш мумкин.

2-вариант. Реакцион аралашмани киришидаги концентрациясига таъсир қилиб реактордаги топшириқ қийматни ҳароратини четланиши бўйича

ростлаш:
x1 – x 1^0 = – S1 ( y2 – y ^02 ),	(11)

бу ерда: x₁ – реакцион қоришманинг кириш концентрацияси; x ₁⁰ –y₂=y ⁰₂ бўлгандаги реакцион қоришманинг кириш концентрациясининг қиймати.

Бу ростлаш усулида энг мураккаби реакторга кирувчи реакцион қоришманинг концентрациясини ўзгартиришдир. Одатда бу кўп миқдорда берилувчи реагент сарфини ўзгариши билан амалга оширилади.

3-вариант. Реакцион аралашманинг киришдаги ҳароратини реактордаги топшириқ қийматдан реакцион аралашма концентрациясининг четланиши

бўйича ростлаш:
x2 – x ^02 = – S1 ( y1 – y 1^0 ),	(12)

122

бу ерда: y₁ – реактордаги концентрация; y ₁⁰ – реакторга бериладиган концентрация.

Реактордан оқиб ўтаётган концентрацияни ўлчовчи датчикларнинг йўқлиги ёки катта кечикиш билан ўлчаниши сабабли бундай ростлаш усули анча мураккаб ҳисобланади.

4-вариант. Реакцион аралашманинг киришидаги концентрациясига таъсир қилиб, реактордаги топшириқ қийматдан реакцион аралашма концентрациясининг четланиши бўйича ростлаш:

x1 – x 1^0 = – S1 ( y1 – y 1^0 ).	(13)
5-вариант. Реакторда бўлиш вақтини реактордаги топшириқ қиймати

ҳароратининг четланиши бўйича ростлаш: (оқимнинг ҳажмий тезлиги бўйича)

 – ^0 = – S1 ( y2 – y ^02 ).

(14)

бу ерда:  – реакторда бўлиш вақти (оқимнинг ҳажмий тезлиги), ⁰ – y₂=y 0₂ бўлгандаги бўлиш вақти.

6-вариант. Реакторда бўлиш вақтига таъсир қилиб, реакцион аралашманинг топшириқ қийматини концентрациясининг четланиши бўйича ростлаш:

 – 0 = – S1( y1 – y 10 ).

7-вариант. Реактор ғилофидаги иссиқлик

(15)

ташувчининг ҳароратига

таъсир қилиб, реактордаги топшириқ қийматни ҳароратининг четланиши бўйича ростлаш:

y2ХЛ – y ^02ХЛ = – S1 (y2 – y ^02 ),	(16)
бу ерда: y2ХЛ – реактор ғилофидаги ҳарорат; y ^02ХЛ	– y 2 = y ^02 бўлгандаги

реактор ғилофидаги ҳарорат қиймати.

Ушбу ростлаш тизимини амалга ошириш реактордаги модда концентрациясини ўлчаш қийинчиликларига боғлиқ. Бундай ростлаш усулининг қўлланилиши ундаги ҳарорат ўзгариши билан реактордан иссиқлик ажратишнинг ўзгаришига имкон беради.

123


8-вариант. Реактор ғилофидаги иссиқлик ташувчининг концентрациясига таъсир қилиб, реактордаги топшириқ қийматнинг ҳароратини четлаш бўйича ростлаш:
y_2ХЛ – y ⁰_2ХЛ = – S₁ (y₁ – y ₁⁰ ) (17)

Бундай ростлаш тизимларининг қўлланилиши реактордаги моддалар концентрациясини ўлчашда анча қийинчиликларга олиб келади.

Синов саволлари:

1. 
   Реакторларнинг структура схемаси қандай тузилган?.
   

2. 
   Реактор математик моделини қуриш усуллари ва тартибини тушунтириб беринг;
   

3. 
   Реакторлардаги жараёнларни ростлашнинг қандай вариантларини биласиз?
   

4. 
   Кимёвий реакторлар иш тартиби турғунлиги ва динамикасининг ўзига хосликлари нималарда намоён бўлади?
   

5. 
   Аралаштиргичли ва қувурли реакторлардаги жараёнларни ростлашда асосий ростланувчи, ростловчи ва ғалаёнли факторларга қайси параметрлар киради?