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 .. 113 114 115 116 117 118 < 119 > 120 121 122 123 124 125 .. 179 >> Следующая

Если в реактор подается с объемной скоростью и исходная смесь, содержащая только А с концентрацией [А]0, т. е. Апа = и [А]0, АпР = Див = 0, то (V.150) и (V.151) принимают вид
[А]ст = ^: (V.52)
_ k,V [А]° и
P^-iW + qw + uy (V-153)
Стационарная концентрация продукта реакции В может быть найдена из балансового соотношения, которое при ДгсА = и [А]0, Д«Р =¦ = Д«в = 0 записывается в виде
[AIct-HPJct-!- [B]ct=[AJ°,
откуда, с учетом (V.152) и (V.153),
ГШ - ЪЬУ* [А]» „ .
lB]«-W + u)(ktV + uy (V154)
В § 3 гл. IV показано, что в реакции первого порядка стационарная концентрация исходного вещества растет, а стационарная концентрация продукта реакции падает с увеличением и. Нетрудно убедиться, что это имеет место и в более сложном случае двух последовательных реакций первого порядка. Действительно, дифференцирование (V.152) и (V.154) по и дает
d [А]ет W [А]° ( du (klV + u)*'> '
d [В]„ W [А]° [2и H-+ У], д-
du (kyV-}-иу (fcjV4-й)2
303
В то же время зависимость стационарной концентрации промежуточного продукта реакции от объемной скорости подачи реакционной смеси и носит экстремальный характер. Действительно, из (V.153) следует, что
du
ikiV + u)*(k3V+u)i '
откуда [Р]ст как функция и имеет максимум при
(V.155)
СМ
0,10
0,05
О
0,5
1,0 u/V.-ч-
Наличие экстремальной зависимости стационарной концентрации от и является общим свойством промежуточных соединений
и проявляется и для более сложных реакций. На рис. 83 приведена зависимость стационарной концентрации гидроперекиси — промежуточного продукта окисления й-декана молекулярным кислородом — от объемной скорости подачи н-декана в реактор идеального смешения. Видно, что зависимость проходит через максимум.
Соотношение между стационарными концентрациями продукта превращения В и исходного вещества А в реакторе характеризует глубину превращения в стационарном режиме. Поэтому увеличение скорости подачи исходной смеси в реактор приводит к уменьшению глубины превращения исходного вещества в конечный продукт. Однако при проведении технологических процессов основной интерес может представлять количество продукта, отбираемого из реактора в единицу времени. Эта величина в стационарном режиме работы реактора равна произведению объемной скорости выведения реакционной смеси и на стационарную концентрацию продукта. В случае реакции первого порядка при АпА = и [А]0 согласно (IV,72)
Рис. ¦ 83. Зависимость стационарной концентрации гидроперекисей от объемной скорости подачи н-декана при окислении н-декана в открытой системе при 140 °С (по данным 3. К. Май-зус, И. П. Скибиды, Н. М. Эмануэля)
и[В]„ =
кУ [А]" и kV + u
т. е. количество отбираемого из реактора в единицу времени продукта растет с увеличением и и стремится к предельному значению kV [А]0.
Для продукта, образующегося в результате двух последовательных реакций первого порядка, ситуация является более сложной. Согласно (V.154)
• WMA]""
304
и эта величина в соответствии с (V.153) пропорциональна [Р],.т. Следовательно, согласно (V.155), максимальное количество продукта будет отбираться из реактора при скорости подачи реакционной смеси и, равной V У kxk2, и составит
kik2V* [А]° V Vkfa [А]" кхкгУ
(W + V VbkJibV+VVbki) (Vki + V'k,)''
Уравнения кинетических кривых для двух последовательные реакций первого порядка в реакторе идеального смешения
В течение некоторого времени, предшествующего установлению стационарного режима, в реакторе идеального смешения происходит изменение концентраций,компонентов реакционной смеси и могут быть получены кинетические кривые процесса (зависимость концентрации компонента в реакторе от времени). Кинетические кривые можно получить для начального периода работы реактора или для случая перехода от одного стационарного режима к другому в результате изменения режима работы реактора. Кинетические кривые при этом могут отличаться от кинетических кривых для замкнутой системы.
Ниже рассматриваются некоторые кинетические закономерности для двух последовательных реакций первого порядка в реакторе идеального смешения при ДлА = и [А]0, АпР = Д/2В = 0. Система дифференциальных уравнений (V.148) для такого процесса
^ = -МАГ+-?-[а1°--?-[а1; . (V.156)
^L=A1[Ai-ftI[P]—^-[Р|. (V.157)
Интегрирование этой системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами с учетом выражений (V.152) и (V.153) приводит к уравнениям кинетических кривых для А и Р:
[А] = [А]„ и - ([А]„- (А]„) ехр [- (k, + u/VUi,
[PI = [Р]ст + *' (1^°Г/г[1А1ст) ехР t- № + u'v) Ч + + {[РЬ- IHct-M[AJ°1"^1ct)} ехр [- (k2 + ulV) t]. (V.158)
Кинетическая кривая для Р может иметь точку экстремума. Условием существования экстремума является существование положительного значения t, отвечающего условию
-_(*, + "^«а1.-[а1.т)ехр[_№+и/у)<|.
dt \ 1 ' V I
- (*,+?) (іРь-»р]ст)(*.-у-*.(САь-,іАіетІежр ь (4t+e/(0 „=0
305
Последнее соотношение можно переписать в виде
^ + и1У(х_Ь^ iPJizPb) = еХр [(,г _*,>„. «v. .59)
ki + u/V\ k{ |A]„-[A]C
Нетрудно показать, что экстремум всегда будет существовать на кинетической кривой, соответствующей переходу между двумя стационарными режимами, которые отличаются объемной скоростью подачи смеси, содержащей исходное вещество с концентрацией [А]0. Если обозначить объемные скорости, отвечающие исходному и конечному стационарным режимам, соответственно и0 и и, то в момент смены режима, т. е. перехода от объемной скорости и0 к объемной скорости и, в соответствии с (V.152) и (V.153)
Предыдущая << 1 .. 113 114 115 116 117 118 < 119 > 120 121 122 123 124 125 .. 179 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.