ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетический анализ процессов плазмохимической технологии из "Плазмохимическая технология Том4" При расчетах в статических условиях кроме допущения о неподвижности реагирующей системы используется допущение об ее однородности, т. е. что все реагирующие компоненты равномерно распределены по всему объему системы. [c.21] Л(Сг)—произведение концентраций реагирующих компонентов /-й реакции. [c.21] Данное уравнение справедливо для реакций при постоянном объеме реагирующей системы и для плазмохимических процессов непригодно поскольку они протекают в существенно неизотермических условиях с изменением объема реагирующей системы как в результате изменения температуры, так и в результате изменения количества молей реагирующих компонентов. [c.21] Совокупность таких уравнений представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений, составленных в соответствии с принятым механизмом химических реакций для всех реагирующих компонентов системы (исходных веществ, промежуточных и конечных продуктов). [c.22] Число дифференциальных кинетических уравнений, которые можно составить для реагирующей системы, равно количеству реагирующих компонентов, однако не все они линейно независимы. [c.23] Следовательно, система уравнений (1.24) — (1.28) сводится к системе трех дифференциальных уравнений (1.24), (1.26), (1.27), в котор ых числа молей атомарных компонентов азота и углерода определяются по уравнениям (1.32), (1.33). [c.23] Температура системы может быть задана функцией времени или определяться из уравнения баланса энергии системы, как будет показано в следующем разделе. В данном примере для простоты изложения воспользуемся первым случаем примем закон изменения температуры во времени (1.35). [c.24] Таким образом, расчетная система кинетических уравнении для процесса синтеза дициана включает три дифференциальных уравнения (1.24), (1.26), (1.27) и алгебраические уравнения (1.32)-(1.34). [c.24] Анализ полученных результатов (рис. 1.7) показал, что при высоких температурах в основном происходит диссоциация азота и образование радикала СК. Затем в зоне закалки при охлаждении смеси до 4000—3000 К протекают рекомбинационные процессы образования N2 и СК, которые имеют на кинетических кривых максимум и в дальнейшем переходят в дициан. Состав конечных продуктов стабилизируется при охлаждении до 1500 К за время от 1,2 10 до 4,0 10 с. При дальнейшем снижении температуры и увеличении длительности охлаждения газообразный углерод конденсируется в сажу, увеличивая тем самым концентрацию азота и дициана в газовой фазе, что необходимо учитывать при сопоставлении результатов расчета с экспериментальными данными, в которых количественному анализу в основном подвергается газовая фаэа. [c.25] Изменяя в начальных условиях значения температуры, соотношения исходных реагентов и среднюю скорость охлаждения, можно теоретически рассчитать влияние этих параметров на процесс и выбрать оптимальные условия его проведения. [c.25] Гомогенные плазмохимические процессы в основном осуш ест-Бляются в непрерывной струе газа, проходяш ей через реакционный канал, газодинамическая обстановка в котором тесно связана с хи-жическими превраш ениями в системе. Поэтому необходимо учитывать влияние газодинамики на скорость химических процессов превращения газообразного сырья в плазме. Это дает возможность более точно рассчитать временные и пространственные распределения реагирующих компонентов в реакционном канале, установить характерные области образования целевых продуктов в реакторе, определить его основные конструктивные параметры. [c.25] В действительности при течении реального газа по каналу поток двумерный, поскольку параметры газа изменяются не только по длине, но и по поперечному сечению реактора. Однако расчеты двумерных течений значительно усложняют решение задачи и не всегда оправданны из-за громоздкости и неудовлетворительной точности решений. [c.26] При описании газодинамики плазменных потоков используются также допуш ения об отсутствии вязкости, диффузии и каталитического влияния стенок реакционного канала, что не вносит суш ест-венных погрешностей в точность решения. Внешние силы и излучение не. рассматриваются, поскольку их включение усложнило бы расчеты. Они обычно не играют значительной роли в определении газодинамики плазменных потоков. [c.26] Обычно используется первое условие, которое для цилиндрического канала выражается F = onst. [c.28] Решение полученной в таком виде системы уравнений численным интегрированием неудобно, поскольку приводит к необходимости на каждом шаге интегрирования решать уравнения (1.41),, (1.42), (1.47) относительно iv, р, Р, Г, входящих в дифференциальное уравнение (1.48). Поэтому необходимо исключить из системы уравнений уравнения (1.41), (1.42) и решить их относительно W, р, а также определить Т из (1.47). [c.28] В этом случае уравнение энергии представляет собой уравнение восьмого порядка относительно температуры, для решения которого применяются итерационные методы. [c.29] Аппроксимирующие коэффициенты г, Сг можно рассчитывать по табличным значениям энтальпии (табл. 1.3). [c.29] Эти коэффициенты позволяют вычислять значения энтальпии с точностью 5 % в интервале температур 2000—6000 К. [c.29] Система дифференциальных уравнений (1.56) — (1.60) решается совместно с (1.61) — (1.64) методами численного интегри ]рования. [c.32] Последовательность выполнения кинетических расчетов, определения начальных условий и допущений зависит от организации плазмохимических процессов, которые различаются условиями образования плазмы и взаимодействия плазменного потока с перерабатываемым сырьем. Обычно плазмохимическая установка включает три основных аппарата генератор плазмы, реактор и закалочное устройство. Соответственно различают три основные стадии плазмохимического процесса генерации плазмы, химической реакции и закалки. При этом взаимодействие исходных реагентов может быть реализовано несколькими способами (рис. 1.8). [c.33] Вернуться к основной статье