Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Семиколенков Н.П. "стрельба из танковых пулеметов " (Военное дело)
Курс химической кинетики - Эмануэль Н.М.
Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики — М.: Высшая школа, 1984 . — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): kurshimkinet1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 179 >> Следующая

1IXJ_1,.. + ^._«[XJ. (V.144,
где Апп — число молей компонентов Х„, подаваемых в реактор объемом V в единицу времени; и — объем реакционной смеси, отбираемой из реактора в единицу времени. Умножение каждого из соотношений (V. 144) на Anj\\ последующее суммирование с учетом (V.15) приводит к J' дифференциальным уравнениям вида
N N
d 2 Ап/ ixn] 2 A"iArt« N
~т 2 А"'[Хп]- (V-145)
п = 1
dt V
« = 1
Каждое из уравнений (У145) может быть проинтегрировано при начальных условиях: при ^ = 0 [Х„] = [Х„]0, что приводит к
300
соотношениям:
N N
1 VI
2 ЛпЦха)=- 2 Лп/Ап„ +
1=1 п=\
N N \
+ [2 Ап,1Хп]о-^У An/Ann)e-Ul/V. (V.146)
г1 = 1
В случае реактора идеального смешения, в который подается со скоростью и единиц объема в единицу времени реакционная смесь, содержащая компоненты Х„ с концентрацией [Хл]°, соотношения (V. 146) принимают вид
/V N
2 ЛИ,([ХИ])°-([ХЛ])= 2 Лп/([Хл]0-[Х„]о)е-"'/1'.
п=1 4=1
Поскольку скорости реакции по каждому из компонентов могут быть выражены с помощью соотношений (V. 13) через скорости отдельных стадий и тем самым через концентрации компонентов Х„, выражения (V. 144) образуют систему дифференциальных уравнений, описывающую зависимость [Х„] от г, т. е. кинетику реакции в открытой системе. Для получения уравнений кинетических кривых необходимо проинтегрировать эту систему дифференциальных уравнений. При этом можно предварительно исключить из этой системы /' концентраций с помощью (V. 146), и, таким образом, как и в случае сложных реакций в замкнутой системе, проводить интегрирование системы, число уравнений в которой равно числу линейно независимых стадий.
В качестве примера можно рассмотреть систему уравнений, описывающую кинетику двух последовательных реакций первого порядка в открытой системе. Реакция может быть представлена схемой ¦ . ,
Л*'- Р*'. Н
В этой реакции N = 3, 5 = 2, У — Л/ — 5 = 1. Имеется, следовательно, одно соотношение типа (У.15):
СД+ Ор-|-Е/в=0,
т. е. все Ап1 = 1. Поэтому (У.146) запишется в виде
Ап. 4- Дяр + Длц [А] + [Р] + [В]=—*--^ +
+ {([А1о-г-(Р1о-|-|В1о)-^(Ддд+А/гр4-Апв)}е-"'/1/. (\М47)
В частном случае, когда в реактор подается смесь, содержащая только исходное вещество, и в начальный момент времени продукты реакции в реакторе отсутствую!, (У.147) принимает вид
1А1 + 114 + |В] = ^ + ^А]в-~ А«А]е-
301
Для описания кинетики реакции необходимо использовать Два дифференциальных уравнения, например для А и Р:
d [А[ An. и
= _ма1+_^!_-га|.
(V.148)
d [р] Апр и
-Ж-=к1 [А] — fc2 (P]-i—{И1 - у -[Р].
Стационарный режим сложных реакций в открытой системе
Как было показано в § 3 гл. IV на примере реакции первого порядка, при протекании реакции в открытой системе через некоторое время устанавливается стационарный режим реакции, при котором концентрация компонентов в реакторе перестает изменяться. Стационарный режим устанавливается и в сложных реакциях. При этом система дифференциальных уравнений (V.144) превращается в систему алгебраических уравнений относительно неизвестных величин [Х„]ст:
' <[XllCT. [Х,]„, .... fX^ + ^-f [Xel„-0. (V.U9, Система балансовых соотношений (V.I46) принимает вид
Л' N '
п = I « = I
а в частном случае, когда в реактор подается с объемной скоростью и реакционная смесь, содержащая компоненты Х„ с концентрацией [Х„]и, описывается выражением
N
Ц ля/([Х„]ст-[Хяп=о.
Система уравнений (V.149) может быть решена относительно [X„J,.T, которые получаются при этом как функции параметров А/г,, и, V и констант скорости стадий, входящих в выражение для vin). Начальные концентрации компонентов в реакторе в уравнение (V.I49), а следовательно, и в решение для [Х„]С1 не входят. Поэтому, если (V.I49) удовлетворяет единственный набор значений [Х„]ст, то устанавливающиеся в реакторе стационарные концентрации не зависят от начальных концентраций компонентов в реакторе.
В достаточно сложных процессах, содержащих стадии второго п более высоких порядков, системе (V.149) может удовлетворять несколько наборов величин [Х„]ст. Это означает, что при заданных значениях Апп, и, V и констант скорости стадий может существовать несколько различных стационарных режимов. Реализуется тот или иной режим в зависимости от начальных концентраций компонентов в реакторе. Каждому стационарному режиму соответствует область начальных концентраций, исходя из которой этот стационарный режим может быть достигнут. Пример такого процесса при-
302
веден в § 3 гл. VU при рассмотрении критических явлений.в цепных реакциях.
В случае двух последовательных реакций первого порядка система алгебраических уравнений относительно стационарных концентраций [А]ст и [Р]ст получается из (V.148):
An. и -*i [А]„+-г/" -jHA]"=0;
Длр и
h [А]„-*, [PJcT-г-т/ - y [р]ст=о,
Решение этой системы относительно \А]а и [Р]ст приводит к соотношениям
k.V Дл.+Дпр (k.V + u)
'р'"= (»дц)(^;Ц) • <v-i5i>
Выражение (V.150) для [А]ст идентично выражению (IV.71) для стационарной концентрации исходного вещества в случае односторонней реакции первого порядка.
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 179 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.