Главная -> Словарь

Уравнения материального

Если С,0 — концентрация t-ro компонента на входе в аппарат, •С,-й = С,-0+АС, что процесс осуществляется в адиабатическом аппарате идеального вытеснения . Тогда уравнения материальных и теплового балансов для элементарного объема аппарата dV имеют вид:

Уравнения материальных балансов............. 60

Уравнения материальных балансов

Как и в предыдущих случаях, уравнения материальных балансов, дополненные уравнениями скорости массопереноса и уравнениями для расчета коэффициентов массопереноса, составляют математическое описание процесса. Приведем описание для идеализированного процесса, так как оно более компактно. Учет возможных отклонений не вызывает каких-либо затруднений и приведет лишь к увеличению числа членов в уравнениях.

Для реакции последнего типа в аппарате с продольным перемешиванием запишем уравнения материальных балансов по веществам А и В и уравнение теплового баланса . Для общности перейдем к безразмерным переменным:

Уравнения материальных балансов. Эти уравнения записывают отдельно по каждому компоненту, участвующему в физико-химическом процессе, для выбранных объема и времени. Истинные величины используются только для элементарного объема в элементарное время. Составляющие материального баланса по компоненту г следующие:

Если считать, что оба потока близки к потоку идеального вытеснения, то уравнения материальных балансов, записываемые для каждого компонента реагирующей смеси, совпадают с первым уравнением системы . Уравнения же теплового баланса будут отличны от аналогичных уравнений для однофазных систем.

Учитывая, что изменение давления в аппарате невелико и не оказывает существенного влияния на процесс, в математическое описание включаем уравнения материальных балансов по кислороду и коксу и общее уравнение теплового баланса.

При этом коэффициенты v становятся «весовыми» коэффициентами, равными весовой доле продукта, образовавшегося при полном разложении сырья. Легко убедиться, что уравнения материальных балансов для удельных единиц массы подобны уравнениям для мольных единиц и могут быть получены из них заменой мольных коэффициентов и скоростей реакции весовыми коэффициентами и скоростями реакций . Пусть, например, при проведении сложной реакции в потоке материальный баланс по веществу k имеет вид:

2. Если схема процесса определена и в качестве реагирующих веществ применяют «обобщенные» углеводороды, то удается использовать отмеченную выше независимость мольной теплоты простого процесса от молекулярного веса сырья. Теплоту сложного процесса можно найти, суммируя теплоты отдельных стадий. Обычно с этой целью удобно рассмотреть совместно уравнения материальных и теплового балансов.

Кривую однократного испарения многокомпонентных смесей, нефтяных фракций и нефти можно построить указанным выше способом с помощью уравнения материального баланса однократного испарения . Иногда кривые однократного испарения строятся на основании экспериментальных данных, полученных на лабораторной установке однократного испарения.

По Обрядчикову и Смидович температуры начала и конца кривой ОИ нефтяных фракций при атмосферном давлении определяют при помощи графика, изображенного на рис. 1-26. В соответствии с графиком точки кривой ОИ находят по температуре выкипания ^t% на кривой ИТК и углу ее наклона аитк. Для построения промежуточных точек кривых ОИ из уравнения материального баланса процесса рассчитывают концентрацию С фракций сырья, выкипающих до тем-

Способ представления состава нефтяных смесей влияет на фор-му записи исходной системы уравнений математического описания процесса и на особенности расчета процесса ректификации. При интегральном методе представления непрерывной смеси все расчетные уравнения сохраняют свой вид, как и для дискретных смесей, если в них заменить концентрации компонентов дифференциальными функциями распределения состава смеси. Например, уравнения материального баланса и фазового равновесия при ректификации непрерывной смеси в простой колонне принимают следующий вид:

Аналитический метод построения математической модели состоит в аналитическом описании объекта управления системой уравнений, полученных в результате теоретического анализа физико-химических явлений на основе законов сохранения энергии и вещества. В этом случае математическая модель содержит уравнения материального и энергетического балансов, термодинамического равновесия системы и скоростей протекания отдельных процессов, например, химических превращений, кассопередачи, теплопередачи и т.д.

Для звеньев с сосредоточенными параметрами уравнения материального и теплового балансов записываются в конечной форме.

Для термохимического процесса, протекающего в охлаждаемом трубчатом реакторе, математическое описание модели включает в себя уравнения материального и теплового 14.6) балансов.

Если для охлаждения реактора предусмотрена рубашка, в которую подается хладоагент с температурой Ту* , то уравнения материального и теплового баланса без учета разделяющей стенки будут иметь вид

выведенному совместным решением уравнения материального баланса процесса однократного испарения

Сочетание всех этих реакций и определяет состав образующегося генераторного гана. Газифицирующий агент — кислород — подается в процессе в количестве, до паточном для поддержания требуемой температуры газификации золоудалении). Высокий выход це vesbix компонентов генераторного газа обеспечивается главным образом за сч ?г реакций с участием преимущественно водяного пара. Термодинамический ан 1лиз показывает, что равновесие всех реакций, протекающих с участием кислорода, практически полностью смещено вправо. Следовательно, в равновесной газовой смеси не может быть свободного кислорода. Поскольку для равновесия эндотермических реакций благоприятна высокая температура, то с повышением температуры возрастает выход целевых компонентов в генераторном газе, по реакциям . Роль реакций метанообразования в некаталитических процессах газификации очень мала. Что касается остальных реакций, то нетрудно убедиться, что они являются линейными комбинациями остальных. Так,реакция является комбинацией и , а реакция представляет собой сумму реакций и . Для расчета равновесного состава генераторного газа при заданном расходе кислорода достаточно составить и решить 2 уравнения равновесия реакций и и два уравнения материального баланса по водороду и кислороду. Расход кислорода на процесс рассчитывается из теплового башнса газогенератора.

5. Концентрацию насыщенного гликоля определяют из уравнения материального баланса по влаге в жидкой и газовой фазе

Б.А.Сучков использовал методику Льюиса-Матисона при разработке алгоритмов и программ расчёта простых и сложных ректификационных колонн, разделяющих нефтяные смеси . В разработанных Б.А.Сучковым алгоритмах, уравнения материального, теплового балансов, фазового равновесия решаются одновременно для каждой ступени; используются значения логарифмов концентраций для сведения покомпонентного материального баланса по нераспределённым компонентам продуктов разделения в зоне питания.