Kimyoviy texnologiyaning turli jarayonlar boʻyicha moddiy va issiqlik balanslarini tuzish

Issiqlik balansi reaktorning termal ish sharoitlarini aniqlash uchun tuziladi.
Reaktor quyidagi issiqlik sharoitlarida ishlashi mumkin:
1. Izotermik (reaktorning kirish va chiqish joyidagi harorat bir xil);
2. Adiabatik (atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi yo'q);
3. Aralash yoki politropik termal rejim.
Issiqlik balansi energiyaning saqlanish qonuniga asoslanadi, unga ko'ra
åQ _kirmoqda = åQ _exp. +åQ _ter
åQ _in - barcha kiruvchi issiqlik oqimlarining yig'indisini tavsiflaydi;
åQ _exp - barcha chiquvchi issiqlik oqimlarining yig'indisi;
±åQ _ter - umumiy issiqlik yo'qotishlari.
Izotermik rejim uchun issiqlik balansi tenglamasi:
Q _reaksiyasi ± Q _r . ± Q _f ± Q _F = Q _davomi ,+ Q _yuk. + Q _ter.
bu yerda Q _reaksiya - dastlabki reagentlar bilan ta'minlangan issiqlik miqdori;
Q _r – kimyoviy reaksiyalarning issiqligi;
Qf _- fazali o'tishlarning issiqligi;
Q _issiqlik - xom ashyoni reaktsiya haroratiga qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori.
Q _ter 5% dan oshmasligi kerak.
Moddiy muvozanatdan farqli o'laroq, issiqlik balansi har doim ham yaqinlashmaydi.
Issiqlikning kelishi:
Q _reaksiyasi - dastlabki reagentlar bilan reaktorga kiradigan issiqlik;
Q _reaksiyasi =∑ Q _i
Q _{reaksiyasi , i} = G _i ×Cp _i ×T _i
bu yerda G _i - i-reaktivning molyar oqimi;
Cp _i – i-reagentning issiqlik sig'imi, (J mol)/K;
- kimyoviy o'zgarishlar natijasida chiqarilgan (yoki so'rilgan) issiqlik:
G _i ( j )
bu yerda  kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti, (J mol)/K;
G _i ( j ) – reaksiyada ishtirok etuvchi i-reagentning (yoki hosil bo‘lgan j-reaksiya mahsulotining) molyar oqimi;
- fazaviy o'zgarishlar (bug'lanish, kondensatsiya, kristallanish, erish, sublimatsiya, erish) natijasida chiqariladigan (yoki yutilgan) issiqlik:
G _i ( j )f
Bu yerda G _i ( j )f - fazaga o'tayotgan i-reagentning (j- mahsulot) molyar oqimi;
- fazaga o'tish entalpiyasi, kJ/mol (mos qiymat).
Issiqlik iste'moli:
Q _prod – reaktorni reaksiya mahsulotlari bilan qoldiradigan issiqlik;
Q _mahsuloti  Q _{mahsuloti, j}
Q _davomi, j = G _j ×Cp _j ×T _j
bu yerda G _j - j-reaksiya mahsulotining molyar oqimi;
Cp _j – j-reaksiya mahsulotining issiqlik sig‘imi, J/(mol K);
T _j – j-reaksiya mahsulotining harorati, K.
Q _issiqlik - dastlabki reagentlarni reaksiya haroratiga qizdirish uchun sarflangan issiqlik miqdori:
Q _yuk ,i = ∑[G _i ×Cp _i × (T _i,r – T _i )]
bu erda G _i - qizdirilgan i - reagentning molyar oqimi;
Cp _i – i-reagentning issiqlik sig‘imi, J/(mol K);
T _i - reaktor kirishidagi i-reagentning harorati;
T _i , r – reaktorning chiqishidagi i-reagentning harorati.
Q _ter - issiqlik yo'qotilishi (issiqlik daromadining 1 - 5%);
Q _ter = (0,01–0,05)∙Q _dyuym,
±Q _F - sovutish suvi (sovutgich) yordamida reaktordan chiqarilgan (berilgan) issiqlik miqdori. Reaktordagi termal yuk.
Reaktordagi termal yukdan kelib chiqib, kerakli issiqlik almashinuvi yuzasi F hisoblab chiqiladi.
Q _F tenglama yordamida hisoblanadi:
±Q _F = Q _oqimi -Q _keldi
, m ² ,
bu erda K _t - issiqlik uzatish koeffitsienti; ∆T - issiqlik uzatishning harakatlantiruvchi kuchi (reaktsiya harorati va sovutish suvi harorati o'rtasidagi farq).
Issiqlik almashinadigan sirt F topilgach, uni reaktorda mavjud bo'lgan issiqlik almashinuvi yuzasi bilan taqqoslash yo'li bilan tahlil qilinadi.
Fr (reaktor yuzasi) – mos yozuvlar qiymati;
F>F _r – issiqlik almashinuvi jarayonini kuchaytirish (K va ∆T ni o'zgartirish) yoki qo'shimcha issiqlik almashinuvi qurilmalarini joriy etish.
F≈F _r - beqaror termal rejim, lekin uni kuchaytirish osonroq.
Issiqlik balansi tenglama, diagramma yoki jadval shaklida yoziladi.