Теплоперенос в химических реакторах

От температуры зависят:

– химическое равновесие и степень превращения;

– скорость химической реакции;

– селективность сложных реакций.

Кроме этого, меняя температуру, гетерогенный процесс можно перевести в гомогенный, а для гетерогенного процесса изменить область протекания. Нарушение теплового режима в реакторах может привести к перегревам, и, следовательно, к нежелательным побочным явлениям.

Существенное влияние на распределение температуры оказывает гидродинамическая обстановка в аппарате. По определению в РИС она одинакова во всех точках объема, а в РИВ – разная по длине реактора.

Интенсивность перемешивания также влияет на условия теплообмена в реакторах.

В уравнении теплового баланса учитываются все тепловые потоки, входящие и выходящие из него:

, (13.1)

где Q_вх – тепло, вносимое в реактор реакционной смесью;

Q_вых – тепло, выносимое из реактора реакционной смесью;

Q_х.р. – теплота химической реакции;

Q_ф.п. – теплота фазовых переходов;

Q_т.о. – тепло, отбираемое от реакционной смеси окружающей средой;

Q_нак. – тепло, накапливаемое в реакторе.

Теплота фазовых переходов Q_ф.п. не всегда встречается, а если встречается, то составляет менее 15 % от суммарных затрат, поэтому для облегчения расчетов величину Q_ф.п. исключают из уравнения теплового баланса:

. (13.2)

Если реактор работает в стационарных условиях, то не происходит накопления тепла в реакторе:

. (13.3)

Реактор может работать в трех тепловых режимах:

- в изотермических условиях:

; ; (13.4)

- в адиабатных условиях:

; (13.5)

- в промежуточных (политропных) условиях – тепло химической реакции частично затрачивается на нагрев реакционной смеси, а частично отводится:

. (13.6)