Spülung Kontinuierlich betriebener Rührkesselreaktor

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denizs91

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Verfasst am: 07.06.2015, 15:35 Titel: Spülung Kontinuierlich betriebener Rührkesselreaktor

Hallo an alle zusammen!
Ich habe im Rahmen meiner Bachelorarbeit ein Modell in Matlab/Simulink implementiert, anhand dessen ich die Abfahrvorgänge der einzelnen Reaktoren untersuchen soll.
Das Modell ist aus kontinuierlichen idealen Rührkesseln aufgebaut und um das Modell zu vereinfachen werden sämtliche Reaktionen gegen vollen Umsatz gerechnet.

Im stationären Betrieb verhält sich das Modell super, im Abfahren eigentlich auch: Hier werden sämtliche Reaktoren mit Luft gespült. Durch eine Auswertung von realen Daten ist mir aufgefallen, dass die einzelnen Komponenten viel zu lange im Reaktor verweilen. Als ich mir daraufhin die Stoffbilanz angeschaut habe, sind mir folgende Annahmen aufgefallen:

$\frac{dni}{dt} = dni_0 - dni + V*\sum vijrj$

Bei diesem Modell wurde die Annahme getroffen, das die Reaktion direkt am Eingang des Reaktors stattfindet. Daher wird in der Stoffbilanz des Rührkessels die Zusammensetzung nach der Reaktion zugeführt. Die Enthalpie bleibt bei der Reaktion unverändert. Sie wird aus dem Stoffmengenstrom und der dazugehörigen Temperatur vor der Reaktion berechnet. In der Gleichung entfällt somit der Term für die durch Reaktionen bedingte Stoffänderung. Damit vereinfacht sich die Stoffbilanz zu:

Diese kann mit ni = V · ci umgeformt werden zu:

$\frac{dni}{dt} =dn_i_0 - dV_ac_i$

Die Änderung des Volumens im Rührkessel ergibt sich zu:

$\frac{dV}{dt} = dV_0 - dV_a$

Da das Volumen im Kessel bei stationärem Betrieb konstant ist, kann diese Gleichung wiefolgt aufgelöst werden:

$\frac{dV}{dt} = dV_0 - dV_a = 0$

Diese führt zu der implementierten Gleichung, die auch in jeder Stoffilanz implementiert wurde:

$\frac{dni}{dt} =dn_i_0 - dV_0c_i$

Meine Frage an der Stelle ist:

Liegt die große Verweilzeit der Komponenten während der Spülung daran, dass

a) An keiner Stelle das Volumen des Rührkessels in die Bilanz einbezogen wird, denn die Konzentration im Kessel wird stets über das Volumen der Gase bei Reaktortemperatur und Druck über die Stoffmenge im Reaktor berechnet.

b) Die Änderung des Volumenstroms während der instationären Spülung zwischen Ein- und Auslass nicht in die Stoffbilanz einfließt?

Anbei noch das Simulink Modell der Stoffbilanz und vielen vielen Dank im Voraus Smile

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