ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Стехиометрический анализ химических реакций процессов горении и газификации из "Основы теории горения и газификации твёрдого топлива" Химические реакции подчиняются известному закону кратных отношений (Дальтона). [c.49] На основе этого закона устанавливаются определенные, так называемые стехиометрические соотношения, справедливые не только для одной изолированной реакции, но и при совместном протекании группы реакций как последовательных, так и параллельных. Разрабатываемый Дерманом метод стехиометрического анализа [53,54 сложного химического процесса, состоящего из совокупности реакций, роль и взаимодействие которых недостаточно выяснены, дает возможность проверки тех или иных гипотез о протекании данного процесса и раскрытия вязи между отдельными реакциями. [c.49] — реагирующие вещества М, N...—продукты реакции. [c.49] Используя эти положения для отдельной реакции, применим их на случай протекания совокупности реакций. [c.50] Для случая параллельных реакций доля любой из них может изменяться от нуля до единицы. [c.51] Наличие положительных знаков характеризует рост, отрицательных — убыль концентраций. [c.51] Пыражение (17) удобно тем, что позволяет производить анализ подобных соотношений для любой совокупности реакций на основе опытных данных по динамике газообразования. [c.51] Аналогичным образом можно рассмотреть и последовательные реакции. Среди них непосредственный интерес представляют реакции, протекающие, например, при окислении углерода кислородом [(2.3) гл. III] и при окислении углерода водяным паром [(2.6) и (2.7) гл. III]. [c.51] Выражение (24) является аналогичным выражению (17), полученному для параллельных реакций. [c.52] Общность выражений (24) и (17) является закономерной, так как кинетические характеристики протекания реакций в том и другом случаях не играют роли, поскольку они уже содержатся в неявном (шде в безразмерных долях 2 и т. д. [c.52] Таким образом, стехиометрический анализ не требует детального знания кинетических характеристик протекания отдельных реакций. Следует заметить, что хотя выше был рассмотрен лишь один пример, однако указанные принципы стехиометрического анализа в равной мере прилон имы ко всем другим случаям. [c.52] Из выражений (25) вытекает, что вопрос о последовательности протекания реакций является не однозначным. Оп должен решаться в каждом конкретном случае в зависимости от соотношения кинетических характеристик в условиях опыта. [c.53] Рассмотрим отдельно окисление углерода кислородом п водяным паром. [c.53] Па рнс. 9а представлены в качестве примера кривые измоленин 9- V, у, вычисленных но (27), для одной из двойных систем реакций, могущих протекать при окислении кислородом углерода. Левая и нра-ная стороны графика отвечают одиночным реакциям. Все точки, лежащие между этими двумя крайними случаями, отвечают различным соотношениям долей обеих реакций от нуля до единицы. Кривые рис. 9а могут служить для сопоставления с опытными данными при расшифровке процессов газообразования. В более сложных системах в виде трех совместно протекающих реакций приходится прибегать к трехмерным пространственным диаграммам (рис. 96). [c.54] В зависимости от характера реакций коэффициент должен быть рассчитан и.пи определен из опытных данных. [c.55] На рис. 10, а представлен график, построенный на основании опытных данных Колодцева по изучению газообразования в слое углерода ( = 2,6—3,7 мм) [55—57]. [c.56] зная систему протекающих реакций, мо7кно выявить и их доли на различных участках слоя углерода. [c.56] Из рис. 10, в видно, что в начале кислородной зоны доля реакции первичного образования СО2 яиляется основной (г, == 1 24 = 0) к концу кислородной зоны (высота слоя 12 мм) она сни кается до нуля. Наоборот, реакция восстановления СО2 в начале слоя не протекает совсем (2 = 0), однако с увеличением высоты слоя доля этой реакции неуклонно возрастает и к концу кислородной зоны ставится основной (2 =1 г -=0). В точке максимума СО2 доли (и скорости) той и другой реакций равны (2 = 2 = 0,5). Таким образом, анализ показывает, что в кислородной зоне протекает не только реакция образования СО2, но и реакция восстановления ее. [c.56] Другим примером может служить стехиометрический анализ процесса реагирования углерода с водяным паром, выполненный Галушко [58] на основании опытов по изучению кинетики этого процесса. [c.57] Вернуться к основной статье