催化反应工程第七次课-径向流动反应器非均相-返混数学模型及其求解课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,径向流动反应器,非均相返混数学模型及其求解,优点：新型节能装置、线速度小、流通截面大、床层阻力小,采用非均相返混数学模型原因：,1) 床层中线速度小，宜采用非均相模型考虑内、外扩散影响,2) 床层较薄，流体流速小，应考率返混影响,催化反应工程,非均相返混数学模型,催化床内半径,R1，,外半径,R2，,床高,L，,流体向心流动,假定：径向流体分布均匀，流动中无沟流短路,L,u,o,r,r+,dr,R,1,R,2,催化反应工程,对气相进行物料与热量衡算,(,1),(,2),催化反应工程,由于,催化反应工程,将上述关系式代入式(1)、(2)展开，化简得,(,3),(,4),催化反应工程,边界条件：,r=R,1,时,r=R,2,时,催化反应工程,对固相进行物料与热量衡算,(,5),(,6),对于氨合成反应,(,7),催化反应工程,由于,令比半径,整理式(3)至式(6)得,催化反应工程,(,8),催化反应工程,(,9),催化反应工程,(,10),(,11),催化反应工程,边界条件,x=1时,x=0时,催化反应工程,正交配置解,对于方程组式(8)、(9)的边值问题，其解关于,x=0,对称,取试解,式中,a,i,为待定参数，,N,为内部配置点的个数，,p,i-1,(x,2,),是,x,2,的正交多项式,式中,d,1,d,2,d,N,+1,为待定参数,亦可取试解,(,12),催化反应工程,由式(12)有,写成矩阵形式,催化反应工程,一阶导数、二阶导数由配置点上的函数值的,线性组合表示,(,13),催化反应工程,代入式(8)、(9),(,14),催化反应工程,(式中,j=1,2N),(,15),催化反应工程,由边界条件求出,y,NH3,g,(,x,N,+1,),和,T,g,(,x,N,+1,),(,16),(17),催化反应工程,基础数据,1) 氨合成反应热 (-,H,R,),2),氨合成反应的平衡常数,Kp,3),氨合成反应速率,4)催化剂颗粒的内表面利用率,催化反应工程,5)外扩散传质系数,k,g,与给热系数,s,6),沿流动方向物料返混的扩散系数,D,e,7),沿流动方向热量返混的有效导热系数系数,e,催化反应工程,计算框图,输入：塔参数、操作数据,计算配置矩阵,Q，A，B,假定催化剂活性校正因子,布罗依登法解方程组,打印结果,反应热，平衡常数等,正交配置法解方程组(10)(11)(14)(15),反应速率，传质系数,导热系数等,调整催化剂活性因子,出口氨含量,产量？,start,No,催化反应工程,表,1 径向合成塔触媒筐结构参数,催化反应工程,表2 合成塔操作数据,催化反应工程,表,3 生产实测值与模型计算值,催化反应工程,表,4 两种模型计算的两段进出口,氨含量和温度比较,催化反应工程,