Читать онлайн «Физико-химические основы протекания быстрых жидкофазных процессов»

В. П. Захаров, А. А. Берлин, Ю. Б. Монаков, Р. Я. Дебердеев ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОТЕКАНИЯ БЫСТРЫХ ЖИДКОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Аг^ - модифицированный критерий Архимеда Во - критерий Боденштейна (критерий Пекле для продольного перемешивания) Са - концентрация активных центров С. - концентрация реагентов с временем пребывания t. в реакторе См0, См, С — концентрации мономера начальная, на выходе из реактора и концентрация катализатора, соответственно С - теплоемкость реакционной смеси DT—коэффициент турбулентной диффузии d — диаметр частиц дисперсной фазы d{, й?2-диаметр центрального (соосного) и бокового патрубков в трубчатом аппарате с радиальным вводом потоков d32 - объемно-поверхностный диаметр капель (пузырей) дисперсной фазы d = 2R , d = 2R - диаметр широкой части (диффузор) и узкой части (конфузор) трубчатого турбулентного реактора диффузор-конфузор- ной конструкции d - критический размер частиц дисперсной фазы (жидкость, газ), подвергающихся деформации в турбулентном потоке Е- коэффициент продольного перемешивания Е ,Е - энергия активации реакции роста и гибели цепи f- поверхность теплообмена /- функция угла раскрытия диффузора f, fu - функции геометрических параметров реактора (d /dx, Lid ) G , G — массовый расход реакционной смеси и хладоагента К - удельная кинетическая энергия турбулентности Кт - коэффициент теплопередачи через стенку к - коэффициент полидисперсности двухфазных реакционных систем к , к, км, к — константы скоростей реакций инициирования, роста, передачи на мономер и гибели цепи при протекании полимеризацион- ного процесса к=к Са- эффективная константа реакции полимеризации L - длина аппарата Loxj] - длина зоны охлаждения (длина реактора в условиях внешнего теплосъема) Lc - длина диффузор-конфузорной секции трубчатого аппарата L - длина реактора, необходимая для гомогенизации реакционной смеси до требуемого уровня L - протяженность зоны химической реакции ММ - молекулярная масса ММР - молекулярно-массовое распределение N - число труб в кожухотрубчатом турбулентном реакторе N^ - скорость вращения механической мешалки N — число диффузор-конфузорных секций в турбулентном аппарате Nu - критерий Нуссельта Р , Р , Р - среднечисленная, среднемассовая и z-средняя степени полимеризации, соответственно PJP - коэффициент полидисперсности рк - гидравлическое давление на выходе из реактора рн - гидравлическое давление на входе в реактор Ар = (/?н— /?к) - перепад гидравлического давления на концах трубчатого аппарата Рг - критерий Прандтля Q - количество теплоты, переносимое через теплообменную поверхность q - тепловой эффект реакции Ддад- количество теплоты, выделяющееся при протекании реакции в адиабатических условиях г - радиус частиц дисперсной фазы R - радиус реактора Л -критический радиус реактора, определяющий переход от факельного и промежуточного режимов к режиму квазиидеального вытеснения в турбулентных потоках Re - критерий Рейнольдса Re - значение критерия Рейнольдса, выше которого наблюдается автомодельная область течения реакционной смеси по отношению к вязкости Т =Т0+АТ — температура реакционной смеси в адиабатических условиях АТш - адиабатический подъем температуры в зоне реакции Гкип - температура кипения Т - температура в реакторе TQ - начальная температура исходной реакционной смеси Гх - температура хладоагента V— линейная скорость движения реакционной сети Vv К,-линейные скорости ввода центрального и бокового потоков в трубчатый турбулентный аппарат V — линейная скорость движения реакционной смеси в узком сечении реактора (конфузоре) v - объем реактора w - объемный расход реакционной смеси wv w2 - объемный расход центрального и радиального потоков We - критерий Вебера wr, \\>ж - объемный расход газовой и жидкой фаз w , wb - объемный расход жидкости в кольцевом и внутреннем каналах теплообменного аппарата типа «труба в трубе» z - протяженность зоны смешения от места ввода дисперсной фазы (жидкость, газ) до начала расслаивания двухфазного потока (область формирования однородного потока с равномерным распределением частиц дисперсной фазы по сечению аппарата) а - коэффициент теплоотдачи а, р;, /л. - объемная доля, плотность и вязкость i-ой фазы, соответственно Аа2 - максимальная разность объемных долей дисперсной фазы на оси аппарата и на периферии а2 - среднее значение объемной доли дисперсной фазы в реакционном потоке Р - выход продукта Хм, Xs ~ теплоты испарения мономера и растворителя 8 - скорость диссипации удельной кинетической энергии турбулентности у - угол раскрытия диффузора [г|] - характеристическая вязкость раствора полимера X - коэффициент теплопроводности стенки Хт - коэффициент температуропроводности ji- коэффициент динамической вязкости 1Л - динамический коэффициент молекулярной вязкости /jt- динамический коэффициент турбулентной вязкости v - кинематическая вязкость v - кинематический коэффициент турбулентной вязкости 0 - безразмерное время пребывания реагентов в реакторе р - плотность реакционной смеси а — поверхностное натяжение т ез - характерное время мезосмешения тм 0 - характерное время микросмешения х - время пребывания реагентов в реакторе х - время смешения реагентов х - характерное время турбулентного смешения хх - время химической реакции Посвящается светлой памяти Учителя, Друга, Коллеги - профессора Карла Самойловича Минскера ВВЕДЕНИЕ Среди приоритетных направлений развития современной химии и химической технологии важная роль принадлежит интенсификации химических процессов, снижению их металлоемкости, энерго- и ресурсосбережению, созданию научно обоснованных, экономичных, компактных технологий (с высокой экологической безопасностью) и их аппаратурному оформлению.