Ideal olmayan ve izotermal olmayan reaktörlerin matlab ile perfomans simulasyonu

Abstract

Bu çalışmada, izotermal olmayan ve ideal olmayan reaktörlerinin performans simülasyonuyapılmıştır. Bütün çalışmalar MATLAB programlama dili ile yapılmıştır ve differansiyeldenklemler Runga-Kutta sayısal yöntemini kullanılarak eşanlı çözülmüştür. Örnek olarak,ekzotermik, tersinir ve gaz fazı reaksiyonu olan SO2'nin SO3'ye yükselme reaksiyonualınmıştır. Bu reaksiyon, adyabatik çalışan ara soğutma sistemli iki borusal reaktördeoluşmaktadır.Simülasyon sonuçlarına göre: Sıcaklık reaktör boyunca artar. Reaksiyon hızı önce yükselirve sonra azalır. Reaktör boyunca basıncın düşmesi olur. Basınç düşüşü dönüşümü tersetkiler. Baştaki toplam basıncın artması, reaktördeki dönüşümü arttırır. Giriş sıcaklığınınoptimum tutulması çok önemlidir. Düşük tutulursa reaksiyon yavaş olur ve aynı dönüşümiçin daha çok katalizör gerekir. Yüksek tutulursa, reaksiyon hızlı olur ama birinci reaktördeLe Chatelier kanununa göre az dönüşüme ulaşılır. Katalizörler için optimum çalışmasıcaklıkları da hesaba katılmalı. Daha çok molar akış için daha çok katalizör gerektir.Reaktör çapını küçültürsek basınç düşüşü artar ve dolaysıyla daha az dönüşüm olur. Dahaküçük katalizör çapı basınç düşüşünü arttırır ve dönüşümü azaltır. Başlangıç inertmaddesinin mol miktarını azaltmak dönüşümü yükseltir. Birinci reaktörden çıkan akışıikinci reaktöre vermeden önce birinci reaktöre verilmekte olan akış ile karıştırırsak, ikincireaktörde daha yüksek dönüşüme ulaştırır. Gerçek reaktördeki dönüşüm her zaman idealreaktördeki dönüşümden az olur. Borusal reaktörlerdeki eksenel karışım perfomansa tersetki eder. Reaksiyon mertebesi ne kadar yüksek olursa eksenel karışımın etkisi o kadar çokolur.Anahtar Kelimeler: Simülasyon, adiyabatik reaktörler, sülfür dioksit, dolgulu yatakreaktörü, basınç düşüşü, ideal olmayan reaktörler, eksenel karışım, Ergun denklemi.

Бул жумушта, изотермал эмес жана идеалдуу эмес реакторлордун иштөөсүнүнсимуляциясы жасалды. Бүтүн эсептөөлөр МАТЛАБ программалоо тили аркылууишке ашырылды. Айрыкса жалпы энергетикалык баланс, жалмы молдук баланс жанаЕргун теңдемеси сыяктуу дифференциалдык теңдемелер, МАТЛАБда сандыкэсептөө болгон Рунга-Кутта аркылуу бир учурда эсептелинди. Мисал катары SO2 нинSO3 кө өткөн окситтешүү реакциясы алынды. Керек болгон теңдемелер жаначоңдуктар ар түрдүү булактардан алынды жана аларга шилтемелер жасалды.Симуляция акырында, төмөнкүлөр жыйытык катары алынды. Реакцияэкзотермикалык болгондуктан температура реактор боюнча жогорулайт. Реакцияылдамдыгы башында жогору болот жана кийин азаят. Реактор боюнча басымдыназайуусу болот. Басымдын азайышы реактордогу конверцияга (реацияга) терстаасирин тийгизет. Баштапкы басымды арттыруу, конверцияны жогорулатат.Оптималдуу кирүү температурасын кармоо өтө маанилүү. Эгерде өтө жогорукармасак, реакция тез болот бирок биринчи реактордо Le Chatelier мыйзымына көрөаз конверцияга гана жетише алабыз. Эгер өтө төмөн кармасак, реакция акырын жүрөтжана ошол эле конверция үчүн көбүрөөк катализатор керектелет. Катализаторлорүчүн оптималдуу болгон иштөө температураларына да маани берүү керек. Көбүрөөкмолдук агым үчүн көбүрөөк катализатор керектелинет. Реактор диаметриникичирейтүү, басымдын азайуусун жогорулатат жана конверцияны азайтат.Катализатордун диаметрин азайтуу да басымдын азайуусуна себеп болот жанаконверцияны азайтат. Баштапкы инерттик заттын молдук көлөмүн азайтуу,конверцияны жогорулатат. Биринчи реактордон чыккан агымды экинчи реакторгоберүүдөн мурда биринчи реакторго берилип жаткан агым менен аралаштырып берүү,экинчи реактордогу конверцияны жогорулатат. Идеал абалдагы жасалган эсептөөлөрэч качан реактордун чыныгы иштөөсүн толугу менен көрсөтө албайт. Чыныгыреактордогу конверция, идеалдуу абалдагы конверциядан ар дайым аз. Бору типтеги ixреакторлордогу октук аралашуу (диффузия) реактордун иштөөсүнө тер таасиринтийгизип конверцияны азайтат. Реакциянын даражасы канчалык жогору болсо октукаралашуу ошончолук көп болот.Ачкыч сөздөр: Симуляция, адиабаттык реакторлор, күкүрт диоксиди, толтурулгантекчелүү реактор, басымдын азайуусу, идеалдуу эмес реакторлор, октук аралашуу,Ергун (Ergun) теңдемеси.