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Réglages Réacteurs

Unités des entrées réacteur :

Les débits d'alimentations peuvent être affichés et gérés dans 3 systèmes d'unités: débit volumique (L/h) et concentration (mol/L), débit massique (kg/h) et titre massique (%), ou constituant pur et débit molaire (kmol/h).

Remarques: modifier ces réglages de préférence avant de démarrer la simulation. Les concentrations ou titres des alimentations sont réglables via leur affichage violet. Pour les bilans, c'est la masse globale des bacs qui est conservée lorsqu'on change la composition. Bien initialiser les inventaires de bacs avant le démarrage si vous souhaitez effectuer des bilans globaux et partiel sur la durée de votre simulation.

Modèles thermiques des réacteurs : 3 modèles sont disponnibles:

Isotherme: la chaleur dégagée par la réaction reste calculée uniquement pour l'affichage. La température du réacteur est constante et égale à la température du mélange d'alimentation.

Adiabatique: la chaleur dégagée par la réaction chauffe (ou refroidit) les produits de la réaction. Les transferts thermiques externes (serpentin, double-enveloppe, condenseur et pertes thermiques selon les cas) sont nuls. L'ébullition de l'inerte n'est pas gérée.

Transferts: le calcul des transferts thermiques est activé.

  • pour le réacteur tubulaire, ce mode est identique à adiabatique (pas d'échange avec l'extérieur),
  • pour les réacteurs série et cascade, il est tenu compte des pertes thermiques et l'ébullition est gérée dans chaque réacteur ou compartiment,
  • pour le réacteur agité, on tient compte des transferts thermiques avec le serpentin et la double-enveloppe, de l'ébullition de l'inerte et du condenseur, et des pertes thermiques (découplées entre dôme et double enveloppe). Le coefficient d'échange du serpentin et de la double-enveloppe sont fonctions de l'agitation.

Détails du modèle: masse volumique et Cp constants :

On considère par défaut que la masse volumique et le Cp du mélange d'alimentation restent constants tout le long du réacteur. Ce cas est suffisant dans la majorité des simulations.

Une option permet néanmoins de de tenir compte de leurs variations en fonction de la composition locale dans le réacteur. Masse volumique et Cp du mélange sont alors calculés à partir des valeurs des constituants purs et en considérant le mélange comme idéal (notamment additivité des volumes). Cette option n'a pas été testée dans tous les cas de figure et peut présenter quelques erreurs, merci de me les rapporter de façon circonstanciée.

équation cinétique et anti-div : -> voir réglages réactions 

Géométrie des réacteurs, surfaces associées :

Réacteur tubulaire: le réacteur est par défaut considéré comme une série de 64 (32 à 256) réacteurs agités (appelés mailles). 64 réacteurs suffisent amplement à simuler un réacteur (pseudo-)tubulaire à écoulement piston au comportement réaliste. Pour essai, on pourra au besoin porter cette valeur jusqu'à 256, mais le nombre de calculs associé sera grandement augmenté (charge CPU).

La longueur du réacteur n'est utilisée que pour affichage, notamment des profils de composition et température. Aucune vérification des conditions d'écoulement n'est réalisé (laminaire, turbulent ou autre...).

Il n'est pas prévu pour l'instant de développer un modèle de réacteur tubulaire rigoureux. Manifestez vous en cas de demande!

Réacteur agité : le volume réglé est la capacité utile du réacteur. L'échelle de la mesure de niveau dépasse d'environ 10% cette capacité et une sécurité contre le débordement isole les alimentations (seuil à 95% de niveau).

Les surfaces d'échange serpentin, double enveloppe et pertes thermiques sont automatiquement ajustées si l'on modifie le volume du réacteur. Une partie des pertes thermiques est liée à la double enveloppe, l'autre à la partie supérieure du réacteur (dôme).

Le condenseur est considéré comme total, les condensâts étant évacués à leur température d'ébullition. La vanne de soutirage distillat permet de régler un taux de reflux par R=(1-out%)/out%, mais ce taux de reflux n'influe pas sur la composition du produit qui reste de l'inerte pur (pas de gestion d'équilibres liquide-vapeur à 7 constituants potentiels!).

Réacteurs cascade ou réacteur série: Le volume réglé est la capacité utile du réacteur à compartiments ou de l'ensemble des réacteurs. Il y a par défaut 5 réacteurs ou compartiments, mais on peut en configurer jusqu'à n=32 (ils sont tous identiques). Les réacteurs situés entre le 4ème et le nième ne sont alors pas représentés sur le synoptique, mais disposent de vannes d'alimentation et de vidange qui ont la même position que les vannes du 4ème réacteur ou compartiment.

Lorsqu'on modifie le nombre de réacteurs ou de compartiments, cela ne change pas le volume global.

Les surfaces de pertes thermiques sont calculés automatiquement en fonction du volume global et du nombre de réacteurs ou compartiments (rapport L/d=4 pour réacteur série, H/d~=2 avec fond bombé pour réacteurs agités en cascade).