Химические осцилляторы
       4. Простая необратимая реакция

     4.3. Задача о тепловой устойчивости процесса

     Анализ устойчивости химического процесса в проточном реакторе с мешалкой свидетельствует о том, что наличие прямых реакций приводит к стабилизации концентрационного режима, т.е. рассматриваемый реакционный механизм не может вызвать появление концентрационных пульсаций в реакторе. Однако в такой системе может возникнуть тепловая неустойчивость при высоких тепловых эффектах химических реакций и недостаточном теплоотводе. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры приведёт к тому, что при возникновении в системе пульсаций по температуре могут возникнуть и концентрационные пульсации, что не позволит гарантировать стабильность свойств получаемого продукта. Таким образом, задаче о тепловой устойчивости химического процесса в реакторе следует уделить особое внимание. Рассмотрим подход к её решению на примере простой необратимой реакции в проточном реакторе с мешалкой.
     Пусть для рассматриваемой системы гарантирована стабильность концентраций всех компонентов, как в самом реакторе, так и во входном потоке, т.е.
 
и допускаются только пульсации по температуре . Выражение для производной термодинамической функции Ляпунова (второй вариации энтропии системы) (6.5) при этом преобразуется к виду:
 
Видно, что производная термодинамической функции Ляпунова положительна при условии:
 
Отсюда можно получить зависимость для управляющего параметра химического процесса - времени пребывания в реакторе, при котором тепловая устойчивость системы будет гарантирована: