Embed Size (px)
Citation preview
SVEUČILIŠTE J. J. STROSSMAYERAPREHRAMBENO-TEHNOLOŠKI FAKULTET U OSIJEKU
Seminar iz kolegija: Kemijski i biokemijski reaktori
CIJEVNI REAKTORI
Student: Darko Adžić
U Osijeku, svibanj 2012.
KEMIJSKI REAKTOR
• OPĆENITO• KEMIJSKO INŽENJERSTVO
PODJELA KEMIJSKIH REAKTORA
• ZATVORENI SUSTAV – nema izmjene reakcijske smjese s okolinom ( kotlasti reaktori-batch-šaržni)
• OTVORENI SUSTAV – izmjena reakcijske smjese s okolinom ( cijevni i protočni kotlasti PKR)
(izmjena topline između sustava i okoline prisutna)
CIJEVNI REAKTOR
• Idealno strujanje• Stacionarno stanje• Veliki kapaciteti, stalna svojstva produkta• “Jednostavna konstrukcija”• Homogeni i heterogeni sustavi
Model “idealnog” cijevnog reaktora
Scientist...
NEPOVRATNE REAKCIJE NULTOG REDAA B
• // CR Nepovratna nultog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model
• r=k• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=1• k=0.1• *** 0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
NEPOVRATNE REAKCIJE NULTOG REDAA B
• // CR Nepovratna nultog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model• r=k• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=2• k=0.1• *** 0 1 2 3 4 5
l(m)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
Ca
(km
ol/m
3)
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 50 1 2 3 4 5
l(m)
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
Ca
(km
ol/m
3)
_
NEPOVRATNE REAKCIJE NULTOG REDAA B
• // CR Nepovratna nultog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model• r=k• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=3• k=0.1• *** 0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
NEPOVRATNE REAKCIJE PRVOG REDAA B
• // CR Nepovratna prvog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model
• r=k*Ca• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=1• k=0.5• *** 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0
2
4
6
8
10
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m) l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Ca
(km
ol/m
3)
0
2
4
6
8
10
_
l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.00.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Ca
(km
ol/m
3)
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
NEPOVRATNE REAKCIJE PRVOG REDAA B
• // CR Nepovratna prvog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model• r=k*Ca• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=2• k=0.5• ***
2.0
10
_
l(m)
1.0 1.5
8
0.0 0.5
0
2
4
6
l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Ca
(km
ol/m
3)
0
2
4
6
8
10
_
l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Ca
(km
ol/m
3)
0
2
4
6
8
10
2.0
10
_
l(m)
1.0 1.5
8
0.0 0.5
0
2
4
6
NEPOVRATNE REAKCIJE PRVOG REDAA B
• // CR Nepovratna prvog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model• r=k*Ca• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=3• k=0.5• *** 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0
2
4
6
8
10
_
l(m)l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Ca
(km
ol/m
3)
0
2
4
6
8
10
_
l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Ca
(km
ol/m
3)
0
2
4
6
8
10
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0
2
4
6
8
10
_
l(m)
NEPOVRATNE REAKCIJE DRUGOG REDAA+B R+S ILI 2A R+S
• // CR Nepovratna drugog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model
• r=k*(Ca^2)• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=1• k=0.1• *** 5
Ca
(km
ol/m
3)
0 1 2 3 4
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
5
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 1 2 3 4
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
NEPOVRATNE REAKCIJE DRUGOG REDAA+B R+S ILI 2A R+S
• // CR Nepovratna drugog reda• IndVars: l• DepVars: Ca• Params: k,v0• //Model• r=k*(Ca^2)• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• l=0• d=2• v0=6• k=0.1• ***
Ca
(km
ol/m
3)
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
NEPOVRATNE REAKCIJE DRUGOG REDAA+B R+S ILI 2A R+S
• // CR Nepovratna drugog reda• IndVars: l• DepVars: Ca,Cb• Params: k,v0• //Model• r=k*Ca*Cb• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• Cb'=-((d^2)*3.14*r)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• Cb=10• l=0• d=2• v0=6• k=0.1• ***
Ca
(km
ol/m
3)
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
POVRATNE REAKCIJE PRVOG REDAA R
• // CR Povratna prvog reda• IndVars: l• DepVars: Ca,Cr• Params: k1,k2,v0• //Model• r=(k1*Ca)-(k2*Ca)• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• Cr'=-((d^2)*3.14*(-r))/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• Cr=0• l=0• d=2• v0=6• k1=2• k2=1• ***
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
AUTOKATALITIČKE REAKCIJEA + R R + R
• // CR Autokatalitička• IndVars: l• DepVars: Ca,Cr• Params: k,v0• //Model• r=k*Ca*Cr• Ca'=-((d^2)*3.14*r)/v0• Cr'=-((d^2)*3.14*(-r))/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• Cr=1• l=0• d=2• v0=6• k=0.01• *** 0 5 10 15 20
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)l(m)
0 5 10 15 20
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 5 10 15 20
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 5 10 15 20
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
USPOREDNE (PARALELNE) REAKCIJEA RA S
• // CR Usporedna• IndVars: l• DepVars: Ca,Cr,Cs• Params: k1,k2,v0• //Model
• ra=(k1+k2)*Ca• rr=(-k1)*Ca• rs=(-k2)*Ca• Ca'=-((d^2)*3.14*ra)/v0• Cr'=-((d^2)*3.14*rr)/v0• Cs'=-((d^2)*3.14*rs)/v0• //pocetni uvjeti• Ca=10• Cr=0• Cs=0• l=0• d=2• v0=6• k1=0.015• k2=0.01• ***
Ca
(km
ol/m
3)
0 5 10 15 20
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
0 5 10 15 20
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 5 10 15 20
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 5 10 15 20
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
k1=15K2=10
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
l(m)
0 1 2 3 4 5
Ca
(km
ol/m
3)
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
0 1 2 3 4 5
0.0
1.4
2.9
4.3
5.7
7.1
8.6
10.0
_
Ca
(km
ol/m
3)
l(m)
