Задача:
Для какого реактора уравнение материального баланса имеет вид \(V_p W_A d\tau = d(C_A V_p)\)?
Варианты ответов:
- РИС-П
- РИВ
- РИС-Н
- КРИС-Н
Решение:
Уравнение материального баланса для реактора общего вида можно записать как:
\[ \text{Вход} - \text{Выход} + \text{Генерация} = \text{Накопление} \]Рассмотрим данное уравнение: \(V_p W_A d\tau = d(C_A V_p)\).
Левая часть уравнения, \(V_p W_A d\tau\), представляет собой количество вещества, которое образуется или расходуется в объеме реактора \(V_p\) за время \(d\tau\) с учетом скорости реакции \(W_A\). Если \(W_A\) - это скорость образования вещества А, то это член генерации. Если \(W_A\) - это скорость расхода вещества А, то это член расхода (с отрицательным знаком).
Правая часть уравнения, \(d(C_A V_p)\), представляет собой изменение количества вещества А в реакторе за время \(d\tau\). Это член накопления.
Отсутствие членов "Вход" и "Выход" в явном виде указывает на то, что рассматривается реактор, в котором нет непрерывного потока реагентов и продуктов через границы системы в течение рассматриваемого интервала времени \(d\tau\). Это характерно для реакторов периодического действия.
Среди предложенных вариантов:
- РИС-П (Реактор Идеального Смешения - Периодический) - это реактор периодического действия, в котором реагенты загружаются в начале процесса, перемешиваются, реагируют, и продукты выгружаются в конце. В таком реакторе нет постоянного входа и выхода во время реакции.
- РИВ (Реактор Идеального Вытеснения) - это реактор непрерывного действия, в котором есть постоянный вход и выход.
- РИС-Н (Реактор Идеального Смешения - Непрерывный) - это реактор непрерывного действия, в котором есть постоянный вход и выход.
- КРИС-Н (Каскад Реакторов Идеального Смешения - Непрерывный) - это также реактор непрерывного действия.
Уравнение \(V_p W_A d\tau = d(C_A V_p)\) является формой записи материального баланса для реактора периодического действия, где \(W_A\) - это скорость реакции (например, скорость образования продукта или расхода реагента), \(V_p\) - объем реактора, \(C_A\) - концентрация вещества А.
Таким образом, данное уравнение соответствует реактору периодического действия.
Вывод:
Уравнение материального баланса \(V_p W_A d\tau = d(C_A V_p)\) описывает изменение количества вещества в реакторе с течением времени без учета потоков на входе и выходе, что характерно для реактора периодического действия.
Правильный ответ: 1. РИС-П