ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Критические тепловые явления в гетерогенном процессе из "Общая химическая технология" Экспоненциальная зависимость к( = к х -Е/КТ не позволяет из уравнения (4.80) получить значение в явном виде. Используем графический метод решения уравнения. [c.149] Таким образом, можно выделить области сушествования стационарных режимов в рассматриваемом процессе (рис. 4.31, б). Низкотемпературные режимы сушествуют при Гд высокотемпературные - при Гц / в. При Гц Гцв и Гц - стационарный режим единственный. Если лежит в интервале Гцв Т то система будет находиться в одном из трех стационарных режимов. [c.150] Необходимо отметить, что при некоторых условиях процесса существует единственный режим при всех значениях Т . На рис. 4.31, б кривой показано изменение тепловьщеления при уменьщении ДГад. Очевидно, что уравнение (4.80) будет всегда иметь один корень, т.е. при всех существует единственный стационарный режим. [c.151] Положительная обратная связь. Причина появления неоднозначности стационарных режимов заключается в следующем. Скорости взаимосвязанных стадий процесса (тепловыделение при химическом превращении и межфазного теплообмена) зависят от температуры поверхности Т , увеличение которой ускоряет и реакцию (константа скорости возрастает с температурой), и теплоотвод [движущая сила (Т - Гд) становится больще]. Уменьщение подавляет скорости обеих стадий. В рассматриваемом процессе есть положительная обратная связь между тепловыми стадиями процесса увеличение по какой-либо причине скорости тепловьщеления и, следовательно, температуры поверхности Т , приведет также к увеличению теплоотвода. Это влияние -нелинейное [х-образная зависимость тепловыделения от температуры др Т ]. Именно положительная обратная связь между нелинейными стадиями процесса обуславливает возможность появления неоднозначности стационарных режимов. Проявится ли это свойство, зависит от условий процесса, - выше были вьщелены области значений температур потока Гц, в которых существуют 1 или 3 стационарных режима (рис. 4.31,6). [c.151] Влияние концентрации на поверхности на скорость стадий различно скорость реакции возрастает с концентрацией г С ), а движушая сила (Сц - С ) и скорость массообмена, наоборот, уменьшаются. Это - отрицательная обратная связь, не приводящая к неоднозначности стационарных режимов в изотермическом процессе такое явление не было обнаружено. [c.151] Теперь проследим за обратным движением по стрелкам с постепенным уменьшением Т , при котором стационарные режимы на рис. 4.32, а отмечены кружками. При достижении точки 3 повторяется состояние системы в высокотемпературном режиме. Причем дальнейшее уменьшение также приведет к реализации высокотемпературных режимов вплоть до после чего происходит переход скачком от состояния 3 к состоянию Г . — граница сушествования высокотемпературных режимов и называется температурой потухания . При дальнейшем движении в сторону понижения Гр режимы будут совпадать с полученными при подъеме Т . Такой гистерезис стационарных режимов был получен и экспериментально. [c.152] Зажигание и потухание - критические режимы процесса. [c.152] Отметим, что при изменении условий процесса, например, температуры потока Гр, реализовались только низкотемпературный и высокотемпературные режимы без среднетемпературного режима 2. Причина этого явления будет проанализирована в разделе 4.10.3 при изучении процесса в реакторе, в котором также может возникнуть неоднозначность стационарных режимов. [c.152] Практическое применение критических режимов. Осушествление условий, вызывающих зажигание процесса, можно с пользой использовать в производстве. Высокотемпературный, интенсивный режим проводится при небольшой температуре потока. Чтобы выйти на него, не разогревая, например, катализатор и поток реагентов, на короткое время повышают концентрацию реагента и после достижения необходимой температуры концентрацию возвращают к заданной. [c.152] Таким же образом осуществляют поджигание топлива (горение относится к процессу газ-твердое ). [c.152] С большим адиабатическим разофевом. Переход к высокотемпературному режиму приводит к резкому увеличению объема газа, что приведет к тепловому взрыву, последствия которого можно себе представить. [c.153] Использование критических режимов необходимо просчитать заранее. Потухание процесса также надо предвидеть в процессе. Например, окисление аммиака протекает на платиноидном катализаторе во внешнедиффузионном режиме. Температура газа — около 470 К, катализатора — 1170 К, следовательно адиабатический разогрев -700 градусов. Если, например, уменьшить концентрацию аммиака (уменьшить АГдд), то будет реализован низкотемпературный режим, и температура резко спадет. Но возврат к прежним условиям по концентрации аммиака не восстановит высокотемпературный режим. Для этого будет необходим предварительный разофев катализатора и другие пусковые операции процесса. [c.153] Возможность осуществления критических явлений необходимо учитывать в технологических работах. [c.153] Основным результатом исследования химического процесса, проте-каюшего в элементарном объеме, является скорость преврашения компонентов реакционной смеси с учетом всех наблюдаемых в нем явлений. Для разных химических процессов были получены основные характеристики и рассмотрены особенности их протекания. Химический процесс многократно повторяется в объеме реакционной зоны, что позволяет перейти к рассмотрению процесса в химическом реакторе. [c.153] Вернуться к основной статье