Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Число составных частей в некоторой системе зависит от точности, с которой желательно описать ее состав. Составные части, подлежащие рассмотрению, должны быть выбраны заранее, и при этом выборе обычно пренебрегают некоторыми факторами равповесия, относительно которых можно предполагать, что оии могут оказать лишь незначительное влияние на состав системы при равновесии (см. гл. I, 2).

ПОИСК





Стюарт В. Брпнклн мл., Лаборатория по исследованиям горения и взрывов, Питсбург, Пенсильвания Расчет равновесного состава

из "Процессы горения"

Число составных частей в некоторой системе зависит от точности, с которой желательно описать ее состав. Составные части, подлежащие рассмотрению, должны быть выбраны заранее, и при этом выборе обычно пренебрегают некоторыми факторами равповесия, относительно которых можно предполагать, что оии могут оказать лишь незначительное влияние на состав системы при равновесии (см. гл. I, 2). [c.68]
В общем случае суть функции температуры и давления и слабо зависят от состава. Для смеси идеальных газов Г = 1 для любого i. [c.72]
Методы расчета для случая идеального газа. Состав системы при химическом равновесии легко определяется для того случая, когда имеется только одна реакция (одна зависимая составная часть). В этом случае концентрация ка г дой составной части может быть связана с одним переменным, степенью реакции , п решение уравнения сохранения масс не представляет труда. Затруднения возникают в том случае,когда этот метод распространяется па рассмотрение двух одновременных равновесных состояний когда же число т ких одновременных равновесных состояний становится большим, обычные методы требуют большой затраты труда. Общая схема для вычисления равновесного состава системы со многими составными частями описана в работе [4]. В этой работе развит метод для часто встречающихся систем. В последующих сообщениях [5,6] применение метода было ограничено подсчетом равновесного состава смесей, содержащих единственную однородную газовую фазу, или газовую фазу, находящуюся в равновесии с единственной твердой фазой, в предположении, что газовая фаза точно описывается уравнением состояния идеального газа. Благодаря введению этих ограничений становится возмонаюй разработка вычислительного метода, пригодного для этих частных случаев, который в действительности является более простым и систематическим, чем общий метод. Кроме того, оказалось возможным разработать специальный метод, применимый в огра-пиченпол числе случаев, который обладает более быстрой сходимостью, чем более систематический общий метод. [c.72]
В этом параграфе мы ограничимся рассмотрением случаев однородных газовых систем или неоднородных систем, составленных из смеси газов, находящихся в равновесии с единственной твердой фазой. Более общие системы могут быть рассчитаны посредством методов, описанных, нанример, в работе [4]. [c.72]
Общий метод вычисления при заданном давлении. Рассмотрим вначале обычно применяемый метод вычисления равновесного состава при заданном давлении. Мы будем предполагать, что система подчиняется уравнению состояния идеального газа и состоит либо из однородной газовой фазы, либо из газовой фазы, находящейся в равновесии с твердой фазой. [c.72]
И = Индекс г показывает, что обозначаемая величина представляет собой г-е приближенное зпачепие состава системы, а — символ Кро-некера. [c.74]
При использовании автоматических вычислительных машин рекомендуется применять метод Ньютона—Рафсона. Когда пользуются настольными вычислительными машинами, то [14] для получения быстрой сходимости последовательных приближений мо кет оказаться полезным графический метод он заслуживает п])едпочтепия также в том случае, когда вычислители пе знакомы с методом Ньютона—Рафсона. Метод заключается в построении молярной доли (ординаты) -й зависимой составной части по молярной доле (абсциссе) той же составной части, полученной из предыду-ш,ей итерации. При равновесии точки лежат на прямой у = х, проходящей под углом 45° к оси абсцисс. Сначала определяются равновесные концентрации две подобные последовательные точки определяют прямую, пересекающую прямую у = хв точке, которая дает лучшее приближение, чем каждая из двух точек. Три такие точки определяют кривую, пересекающую прямую у = х в точке, которая даст еще лучшее приближение. Система значений, определепных таким образом, может быть использована вместе с уравнением (2.28) при определении значений молярных долей компонентов для следующей итерации. [c.74]
Критерии для выбора компонентов, при применении которых можпо получить наиболее быструю сходимость итерационного процесса, могут быть найдены из остатков рядов Тэйлора, состоящих из двух членов и полученных разложением функций Fj. Одпако выражения, получающиеся в результате, слишком громоздки для практического применения. Практически удовлетворительную сходимость можпо получить, если выбрать компоненты таким образом, чтобы количества /с., i== +l,. .., s, были минимальными. [c.74]
Пример бедные смеси углерода, водорода, кислорода, азота. Остановимся в нашем изложении методов вычисления равновесного состава, чтобы показать, как введенные обозначения и методы применить к некоторой частной системе. Смеси топлива и окислителя, содержащие избыток кислорода по сравнению с количеством его, необходимым для стехиометрического превращения углерода в углекислоту и водорода в водяной пар, представляют собой так называемые бедные смеси. Преобладающие составные части продукто] сгорания, удовлетворяющие условию независимости, требующемуся для их выбора в качестве комионентов, суть Og, HgO, 0 , N3, за исключением случаев роакций при весьма высоких температурах. Если в качестве окислителя исиользуется воздух, то должна быть рассмотрена пятая компонента — аргон. [c.74]
При записи этих соотношений мы учитываем то обстоятельство, что константа равповесия реакции образования элемента равна единице. [c.76]
НЫХ вычислительных методов, применимых к некоторым частным системам (ср. гл. I, 2). Такие методы иногда будут давать сходимость для меньшего числа итераций, чем описанный выше обш,ий метод. Однако специальные методы требуют обычно болео. длинной и более сложной программы для каждой итерации, чем общий метод, и редко дают какую-либо экономию во времени. [c.78]
Для иекоторых применений более естественно характеризовать состояние перемепнымп температурой и плотностью (или удельным объемом). Методы вычисления равновесного состава при данной нлотности аналогичны методам, применяющимся в том случае, ко) да задается давление, и отличаются от ппх лишь деталями. [c.79]
Полное число молей тг, содержащихся в граммах газовой смеси, моягет быть вычислено при помощи уравнения (2.36). [c.79]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте