Математические модели процессов

В химических реакторах, изотермические

И неизотермические процессы в химических

Реакторах, промышленные реакторы

Вопросы для повторения и самостоятельной проработки

1. Сформулируйте допущения модели идеального смешения.

2. Каковы основные причины отклонения от идеальности в реальных реакторах смешения?

3. Почему при составлении балансовых уравнений для реактора идеального смешения в качестве элементарного объема может быть принят полный объем реактора?

4. Составьте уравнение материального баланса для периодического реактора идеального смешения.

5. Проанализируйте основные недостатки и достоинства реакторов периодического действия. В каких производствах чаще встречаются такие реакторы?

6. Составьте уравнение материального баланса для стационарного проточного реактора идеального смешения.

7. В чем заключается различие между действительным и средним временем пребывания реагентов в проточном реакторе? Для какого типа проточных реакторов действительное и среднее время пребывания совпадают?

8. Сформулируйте допущения модели идеального вытеснения. При каких условиях можно приблизиться в реальном реакторе к идеальному вытеснению?

9. Почему при ламинарном течении реакционного потока в проточном реакторе режим идеального вытеснения не может быть достигнут?

10. Составьте уравнение материального баланса реактора идеального вытеснения в дифференциальной форме. Какие явления переноса (переноса импульса, переноса теплоты, массопереноса) отражены
в этом уравнении?

11. Назовите основную причину, по которой для достижения той же степени превращения при одинаковых условиях проведения реакции в проточном реакторе идеального смешения требуется существенно большее время пребывания реакционной смеси, чем в реакторе идеального смешения?

12. Проанализируйте достоинства и недостатки проточного реактора, режим в котором близок к идеальному смешению, по сравнению с реактором, режим в котором близок к идеальному вытеснению.

13. Сформулируйте основные достоинства модели каскада реакторов идеального смешения.

14. Докажите, что модель каскада реакторов идеального смешения является промежуточной между моделями идеального вытеснения и идеального смешения.

15. Как изменится достигаемая в реакторе глубина превращения в том случае, если имеются застойные зоны:

а) в реакторе, режим которого близок к идеальному смешению;

б) в реакторе, режим которого близок к идеальному вытеснению?

16. Как изменится глубина превращения реагентов, если в реакторе, режим работы которого близок к идеальному вытеснению, появятся циркуляционные зоны?

17. Объясните причину появления продольного перемешивания
в трубчатом реакторе, по которому реакционный поток движется в ламинарном режиме.

18. Какая величина называется параметром модели реактора с неидеальной структурой потока? Проанализируйте достоинства и недостатки однопараметрических моделей по сравнению с многопараметрическими.

19. Что такое продольная диффузия? Как она учитывается в рамках однопараметрической диффузионной модели реактора вытеснения?

20. Какие допущения делают при составлении математического описания однопараметрической диффузионной модели реактора вытеснения?

21. Составьте уравнение двухпараметрической диффузионной модели проточного реактора, параметрами которой являются коэффициент продольной диффузии D_L и коэффициент радиальной диффузии D_R.

22. Почему для решения уравнения диффузионной модели его обычно сначала приводят к безразмерному виду?

23. Сформулируйте и проанализируйте граничные условия для решения уравнения однопараметрической диффузионной модели.

24. Сформулируйте основные свойства интегральной и дифференциальной функции распределения времени пребывания реагентов в проточном реакторе.

25. Докажите, что кривая отклика на ступенчатый ввод индикатора в проточной реактор совпадает с интегральной функцией распределения времени пребывания.

26. Докажите, что кривая отклика на импульсный ввод индикатора в проточный реактор совпадает с дифференциальной функцией распределения времени пребывания.

27. В чем состоят принципиальные различия в условиях теплообмена для изотермического и адиабатического режимов работы реа-ктора?

28. Составьте систему уравнений материального и теплового балансов для изотермического реактора идеального смешения.

29. Почему нельзя найти аналитическое решение системы уравнений материального и теплового балансов адиабатического реактора идеального смешения, работающего в стационарном режиме, относительно температуры в реакторе и достигаемой в нем степени превращения?

30. Используя графическое решение системы, уравнения материального и теплового балансов адиабатического реактора идеального смешения, проанализируйте возможности увеличения достигаемой
в реакторе степени превращения в случае проведения в нем:

а) необратимой экзотермической реакции;

б) обратимой эндотермической реакции;

в) обратимой экзотермической реакции.

31. Найти графическое решение системы уравнений материального и теплового балансов реактора идеального смешения промежуточного типа при проведении в нем обратимой эндотермической реакции.

32. В чем достоинства и недостатки использования нестационарных режимов для осуществления обратимых экзотермических реакций в приближении к линии оптимальных температур?