Жидкофазный процесс, описываемый обратимой реакцией второго порядка A + B = R + S с константами скорости прямой k1 = 22 л/(моль*ч) и обратно...

15 мая 2025

Технология продовольственных продуктов и товаров

Условие:

Жидкофазный процесс, описываемый обратимой реакцией второго порядка A + B = R + S с константами скорости прямой k1 = 22 л/(мольч) и обратной k-1 = 2 л/(мольч) реакций проводится в РИС-н объемом 0,5 м3. Потоки веществ А и В подаются в рактор раздельно с равными концентрациями СА,исх = СВ,исх. После взаимного разбавления потоков концентрация СА0 =

Решение:

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать законы сохранения массы и уравнение скорости реакции.

Закон сохранения массы гласит, что сумма масс реагентов должна быть равна сумме масс продуктов реакции. В данном случае, мы можем записать:

C_A,исх * V_исх + C_B,исх * V_исх = C_A0 * V_реактор + C_B0 * V_реактор + C_R * V_реактор + C_S * V_реактор

где C_A,исх и C_B,исх - концентрации реагентов в исходных потоках, V_исх - объем исходных потоков, C_A0 и C_B0 - концентрации реагентов в реакторе, V_реактор - объем реактора, C_R и C_S - концентрации продуктов реакции в реакторе.

Так как в задаче сказано, что потоки веществ А и В подаются в рактор раздельно с равными концентрациями, то C_A,исх = C_B,исх = C_исх.

Также, учитывая, что объем исходных потоков равен объему реактора (V_исх = V_реактор), уравнение можно упростить:

2 * C_исх * V_исх = (C_A0 + C_B0 + C_R + C_S) * V_реактор

Теперь, мы можем выразить концентрацию С_исх через известные данные:

C_исх = (C_A0 + C_B0 + C_R + C_S) * V_реактор / (2 * V_исх)

Подставляя значения из условия задачи (V_реактор = 0,5 м^3, V_исх = V_реактор, C_A0 = C_B0 = C_исх), получаем:

C_исх = (2 * C_исх + C_R + C_S) * 0,5 / 2 * C_исх

Упрощая уравнение, получаем:

1 = (1 + C_R/C_исх + C_S/C_исх) * 0,5

Решая это уравнение относительно C_исх, получаем:

C_исх = 1 / (1 + C_R/C_исх + C_S/C_исх) * 2

Таким образом, концентрация С_исх равна 2/(1 + C_R/C_исх + C_S/C_исх).