Muhit harakati tartibi turli reaktorlar Kimyoviy reaktorlarga qo'yiladigan talablar

Muhit harakati tartibi turli reaktorlar

Izotermik sharoitdagi reaktorlami ko‘rib o‘tamiz.

1. 
   Davriy ishlaydigan reaktorlar.
   

Ularda jarayon ush bosqichni tashkil etadi: xom ashyoni kiritish, uni qayta ishlash (kimyoviy o‘zgarish) va mahsulotni chiqarish.
Bir sikl vaqti:

Bunda: tt—siklning to'la vaqti; t—ishchi vaqt (kimyoviy reaksiya vaqti); tk qo‘shimcha ishlar vaqti.
Davriy ravishda xom ashyo kiritiladigan va mahsulot chigaradigan qorishtirgichli apparatlar ideal aralashtimvchi (qorishtimvchi) davriy reaktorlar (IAR-D) deyiladi.
Bunday reaktorda qorishtirish intensivhgi shunday darajadaki, reaktoming hajmi bo'yichareagentlar konsentratsiyasi muayyan vaqtda bir xil bo'ladi, faqatgina kimyoviy reaksiyalar kyechishiga bog'liq ravishda vaqt bo‘yichao‘zgaradi.
Davriy jarayonlar tabiatan doimo nostatsionar bo'ladi, ya’ni kimyoviy reaksiya kyechish natijasida jarayon parametrlari (masalan, moddalar konsentratsiyasi) vaqt bo‘yichao‘zgarib boradi, ya’ni moddalar (mahsulot) yig'ilib boradi.

Davriy aralashtiruvchi reaktor
Bu reaktor xarakteristika tenglamasini tuzish uchun boshlang’ich bo'lib material balans tenglamasi xizmat qiladi, ya’ni tenglama o‘ng qismidagi birinchi va ikkinchi guruh natijalari nolga teng. Demak,

Tenglamadagi «minus» ishorasi jarayonda ham, tasirlashuvchi moddalar konsentratsiyasida ham tezlik kamayib borishini ko‘rsatadi.
Yuqoridagi chizmalarda GAo — reagent A ning reaktorga kirishdagi miqdori; SAo — reaksiya aralashmasidagi reagent A ning konsentratsiyasi (boshlang'ich); ХAо-A ning boshlang‘ich o‘zgarish (o'tish) darajasi; GA, СA, ХA — xuddi shu ko'rsatkichlar jarayon oxirida; t — vaqt; u — fazoviy koordinatalar.
A modda muayyan konsentratsiyasi quyidagi tenglama bo'yicha aniqlanadi:

Bunda – reaksiya aralashmasi hajmi.

Ideal aralashtiruvchi davriy reaktorda reagentlar konsentratsiyalari tarqalishi: a — vaqt bo'yicha; b — hajm bo'yicha.
Barcha reaksiyalar reaksiya aralashmasi hajmi o'zgarmasdan yoki o'zgarishi bilan kechadi. Birinchi tartibli (v=sonst) reaksiya uchun A modda muayyan konsentratsiyasi
ga teng.
SA qiymatini tenglamaga kiritsak,


bo’ladi.
Vaqtning 0 dan t gacha va o'zgarish (o'tish) darajasini 0 dan Xa gacha o'zgarishida tenglamani integrallab reaksiya aralashmasi hajmi o'zgarmas holat uchun IAR-D ning xarakterlovchi tenglamasini keltirib chigaramiz:



Bu tenglamaning ayrim xususiy holatini ко'rib chigamiz:
a)”n” tartibdagi qaytmas jarayon uchun reaksiya tezligi quyidagicha ifodalanadi:

Bu (-UA) qiymatni tenglamaga kiritsak va tezlik konstantasi (k) izotermik sharoitda o'zgarmas kattalik ekanligini e’tiborga olsak:

2. 
   «0 » tartibdagi qaytmas jarayon uchun:
   

Shu sababli tenglamadan

kelib chiqadi.
v) Birinchi tartibdagi qaytmas jarayon uchun:

Shuning uchun bu qiymatni tenglamaga kiritsak quyidagi tenglama kelib chiqadi:

Yoki

Agar tenglamani integrallash qiyinchilik tug'dirsa, unda vaqt «t» grafik integrallash usuli bilan aniqlanadi . Buning uchun 1uA ni X ga bog'lovchi grafik tuziladi va chiziq ostidagi Х A0 va ХA (boshlang‘ich va oxirgi o'zgarish) (o'tish darajasi) oraliqdagi yuza (maydon) hisoblab chiqiladi. ХAо=0 uchun izlanayotgan yuza quyidagicha ifodalanadi:

Davriy ideal aralashtiruvchi reaktor grafik hisobi (IAP-D sxemasi).
Olingan S qiymatini tenglamaga kiritsak:

IAP-D sxemasi o‘z o‘mida reaktoming fizik modeli hamdir.
Agar bunday reaktorni kichik o‘lchamda (modeli) tayyorlansa, ish jarayonida sanoat reaktorlarini loyihalash uchun asosiy ko‘rsatkichlarni aniqlash mumkin.
Tajriba natijalari turli fizik ko'rsatkichlar va chiziqli o‘lchamlar kombinatsiyalaridan tashkil topgan o‘lchamsiz komplekslar bog‘liqligi shaklida ifodalanadi. Tajriba natijalarining bunday shaklda ifodalanishi topilgan bog’liqliklarni o‘lchamsiz komplekslaming doimiyligini xarakterlaydigan hodisalami o'zaro o‘xshash guruhlarga ajratish imkonini beradi yoki o'xshashlik kriteriylari (Reynolds, Frud, Arximed, Pekle, Prandtl, Nusselt va boshq.)ni beradi. Shuning uchun fizik modellash shu modeldagi o‘xshashlik kriteriylarini belgilaydigan doimiylikni keltirib chiqarish uchun qo‘llanadi.
IAR-D ning matematik modeli tenglamadir. Bu tenglama orqali reaktor o'lchamini aniqlash hamda xarakteristik tenglamada qatnashadigan barcha parametrlarning optimal qiymatlarini aniqlash uchun bu modelni tadqiq qilish mumkin.
Matematik modelni tadqiq qilish elektron hisoblash mashinalari (EHM) da olib boriladi. Agar laboratoriya sharoitida (qurilmalarda) jarayon kinetikasini to‘la-to‘kis o'rganish mumkin bo‘lsa, tajriba qurilmasida tadqiqotlar o'tkazmay ham ishlab chiqarish reaktorlarini loyihalash mumkin. Davriy ishlaydigan reaktorlar tuzilishi jihatidan oddiy bo‘lib, katta bo'lmagan qo'shimcha qurilmalar talab etadi. Shuning uchun ular kimyoviy kinetikani o‘rganishda tajriba ishlarini o‘tkazish uchun juda o‘ng‘ay. Sanoatda kichik hajmli, nisbatan qimmatbaho kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarishda qo'llanadi. Ko'pchlik ishlab chiqarish jarayonlari esa uzluksiz tartibda ishlaydigan reaktorlarda olib boriladi.
b) Uzluksiz ishlaydigan reaktorlar.
Bu reaktorlarda xom ashyo kirishi va mahsulot chiqishi uzluksiz davom etadi. Turg'oq holga kelgan tartibda parametrlar vaqt bo‘yichao‘zgarmaydi. Bu reaktorlar uchun reagentlaming sistemada «nisbiy bo'lish vaqti» kontakt vaqti tushunchasidan foydalaniladi. U esa quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:

Bunda: np — reaktor hajmi;V0 — vaqt birligi ichida reaktorga kirayotgan aralashma (reagentlaming hajmiy sarfi) hajmi, ya’ni:

GAO— reagentlaming model sarfi, bunda:

Bu reaktorlar ularda moddalar aralashishining turli xarakteri (gidrodinamik holat) bilan farqlanadilar. Bu reaktorlar ideal siqib chigaruvchi va ideal aralashtiruvchi deb ataluvchi turlarga bo’linadi.

3.