Dargestellt ist die Prinzipskizze eines chemischen Durchlaufreaktors, in dem eine exotherme Reaktion abläuft.

sind konstant.

Alle Rohrlängen bis auf die der Kühlwasserzuleitung, sowie Wärmeverluste können vernachlässigt werden. Alle vorkommenden Dichten und Wärmekapazitäten können als gleich und unveränderlich, sowie alle vorkommenden Medien als inkompressibel angesehen werden. Der Reaktorinhalt kann als ideal durchmischt betrachtet werden, außerhalb des Reaktors findet keine chemische Reaktion statt.

Um einen kontrollierten Ablauf der Reaktion zu ermöglichen, wird das Reaktionsgemisch im Reaktor gekühlt. Der durch das Kühlwasser abgeführte Wärmestrom ergibt sich gemäß nachfolgendem Kennlinienfeld:

Die Drehzahl der Kühlwasserpumpe wird vereinfacht als proportional zur Motorspannung angenommen, der geförderte Massenstrom ergibt sich zu

Am Reaktoreintritt wird ein Massenstrom an reinen Edukten zugegeben, gleichzeitig verlässt derselbe Massenstrom an Reaktionsgemisch, bestehend aus Reaktionsprodukten und unverbrauchten Edukten, den Reaktor. Der dabei abfließende Massenstrom an unverbrauchten Edukten ergibt sich anteilsmäßig zu:

Die Abbaugeschwindigkeit der Edukte durch die chemische Reaktion wird durch folgende Gleichung beschrieben:

Dabei wird der Reaktionswärmestrom frei.

Aufgabenstellung: Zeichnen Sie einen Wirkungsplan der Anlage für kleine Abweichungen von einem Arbeitspunkt mit der Abweichung der Temperatur des Reaktionsgemisches im Reaktor als Ausgangsgröße. Kennwerte an den Übertragungsblöcken sind nicht erforderlich.