Химические реакции стационарная

Это означает, что в случае химической реакции стационарные значения термодинамических напоров интермедиатов также являются промежуточными между значениями термодинамических напоров исходной и конечной реакционных групп [c.318]

Уравнение неразрывности в стационарной системе действительно также для потока компонента и указывает на то, что дивергенция плотности компонента равна нулю. Это значит, что для системы, в которой не происходит химическая реакция, уравнение неразрывности потока компонента, подобное уравнению (5-1), упрощается до следующей формы [c.51]

Сжатие и нагрев несгоревших газов ударной волной привадит к воспламенению. В этом случае во взрывной зоне в свою очередь выделяется большое количество тепла, которого почти достаточно для того, чтобы поддержать стационарную ударную волну. Если допустить, что между концом ударного фронта и началом взрывной волны имеется небольшая зона, где не идет никакой реакции, то газы в этой области будут более горячими, чем несжатые газы, и более плотными в результате большого давления. Следовательно, их локальная поверхностная скорость относительно ударного фронта меньше, чем скорость несжатых газов перед фронтом. Последующая химическая реакция, хотя и нагревает газы, по они сохраняют более высокую плотность, а следовательно, и более низкую скорость по сравнению с несгоревшими газами. Таким образом, относительно фронта детонации продукты горения удаляются с объемной скоростью, меньшей, чем скорость несгоревших газов. Это противоположно положению для обычной волны горения. Профиль одномерной детонационной волны схематично изображен на рис. XIV. . [c.405]

Б стационарной детонационной волне ударный фронт сопровождается зоной химической реакции (см. рис. XIV.7). Волна горения характеризуется уменьшением давления и увеличением температуры вдоль фронта пламени. Поскольку в стационарном состоянии фронт пламени должен следовать за ударным фронтом на определенном расстоянии, модель движущейся поверхности не является вполне пригодной для описания стационарной детонации. [c.409]

Вблизи концентрационных пределов, когда стационарное распространение детонационной волны лимитируется скоростью химической реакции, обусловливающей самовоспламенение смеси, на положение пределов существенно влияют активные присадки, не изменяющие термических свойств смеси [158]. В то же время эти активные присадки не оказывают заметного влияния на скорость стационарного распространения пламени. Так, например, не было обнаружено изменения скорости распространения детонационной волны в углеводородо-кислородной смеси при введении в нее небольших количеств тетраэтилсвинца. Эти наблюдения свидетельствуют об определенных различиях механизмов возбуждения детонационной волны и ее распространения. [c.143]

Перейдем к наиболее распространенному случаю массообмена, осложненной химической реакцией второго порядка. Пусть растворенный в капле экстрагент, диффундируя в сплошную фазу, вступает там в химическую реакцию второго порядка с хемосорбентом. Будем считать, что вдали от частицы концентрация хемосорбента постоянна по объему и что в течение всего процесса поток хемосорбента через поверхность капли отсутствует. Для стационарного процесса массообмена такая задача может быть сведена к решению системы безразмерных уравнений [c.274]

При моделировании каталитических процессов необходимо оценивать эту величину. Пусть имеем некоторую сферическую частицу катализатора радиуса В, в которой протекает изотермический процесс с единственной химической реакцией. Тогда наблюдаемую скорость реакции можно оценить следующим образом. Количество вещества, проникающего в глубь зерна за счет диффузии (общий поток массы через внешнюю поверхность гранулы), в стационарном состоянии должно полностью реагировать, т. е. скорость диффузии в глубь зерна равна наблюдаемой скорости реакции [c.158]

По результатам стартовых опытов методом максимального правдоподобия получены оценки всех параметров модели (4.5) и вычислены элементы информационной матрицы М (е). Их последующий анализ показал, что в области стационарного протекания химической реакции раздельная оценка всех констант невозможна и поэтому часть последних могут быть определены только в виде линейных комбинаций. При этом максимальное число конс- [c.190]

Понятие меры завершенности химических реакций и химических инвариантов. Для снижения размерности системы дифференциальных уравнений кинетической модели, т. е. для представления ее в виде совокупности дифференциальных и алгебраических уравнений, вводится понятие химических инвариантов, которые являются линейными функциями от концентраций компонентов реакции и постоянны как в области нестационарного, так и стационарного протекания реакции. Химические инварианты изменяются только в случае, если в реакционной системе появляются новые химические реагенты или видоизменяются структурные виды. Химические инварианты для системы кинетических дифференциальных уравнений являются ее первыми интегралами. Следовательно, используя т = рГ Л химических инвариантов, удается понизить размерность системы дифференциальных уравнений на т, что существенно уменьшит время расчетов на ЭВМ. Аналогично если кинетическая модель представляется в виде системы нелинейных алгебраических уравнений, то совокупность т химических инвариантов также позволит снизить ее порядок па т. Отсюда следует, что для идентификации кинетической модели не обязательно анализировать изменения концентраций всех N химических реагентов, можно ограничиться анализом только N — [c.243]

Система уравнений (5.19), называемая основной системой кинетических уравнений, описывает динамику химической реакции как в стационарной, так и в нестационарной областях ее протекания. Размерность (5.19) равна М, так как она определяется размерностью вектора молекулярных видов М . При этом количество дифференциальных уравнений в системе может быть понижено с использованием химических инвариантов реагирующей системы. [c.245]

Существование гистерезиса объясняется теплопередачей между нагретыми частицами катализатора в реакторе и менее горячим реакционным потоком. Когда в реакторе происходит теплообмен за счет радиации в начальной части слоя катализатора (горячий слой катализатора и холодный, еще не вступивший в химическую реакцию, газ), в реакторе [3, 4] возможно существование трех устойчивых стационарных состояний, разделенных двумя неустойчивыми. При этом влияние инертных наполнителей, уменьшающих температурный градиент между слоем и газом, расио-ложенных перед слоем катализатора и после него, рассмотрено в [4, 5]. Условия, при которых возможно зажигание, получены, например, в [6]. Анализ этих условий показывает, что для гетерогенных каталитических реакторов зажигание происходит тем эффективнее, чем длиннее слой. Следует поэтому предположить, что имеется предельное значение длины слоя катализатора, при превышении которой устойчивы лишь зажженные стационарные [c.284]

Еще сравнительно недавно экспериментатор, обнаружив, скажем, в химической реакции сложные апериодические колебания, отказывался от их исследования, ссылаясь на нечистоту эксперимента, случайные внешние воздействия и т. п. [139]. Сейчас уже стало ясно, что эти хаотические колебания могут быть связаны с самим существом дела, могут определяться основными уравнениями задачи, а не случайными внешними воздействиями они могут и должны изучаться наравне с классическими стационарными и периодическими режимами протекания процессов [140. [c.320]

Для выявления механизма мембранного переноса и целенаправленного синтеза мембран необходимо установить возможные состояния мембранной системы и их взаимные переходы при различных значениях управляющего параметра а. В качестве управляющего может быть использован любой параметр, вызывающий возмущение в системе, отклонение ее от исходного равновесного или устойчивого стационарного состояния. Поскольку основным неравновесным процессом являются химические реакции, естественно в качестве управляющего параметра использовать величины, влияющие на состав реагентов в каждой точке мембраны. Обычно используют концентрации переносимого компонента на границах мембраны в газовой фазе (С ) или (С/)", изменение которых влияет на приток или отток реагентов и вызывает возмущение как в распределенной системе в целом, так и в локальной области мембраны. [c.30]

Однако, как было показано выше (а это было известно не только во времена написания монографии [30], но намного раньше [33, 34]), прп стационарном протекании процесса скорость массопередачи практически равна скорости химической реакции. Поэтому скорость суммарного процесса всегда в равной мере определяется скоростью массопередачи и скоростью химического взаимодействия. [c.15]

Наличие зависимости скорости тепловыделения от скорости химической реакции, а скорости химической реакции от температуры приводит к возникновению в неизотермическом реакторе положительной обратной связи, которая может вызвать неустойчивость процесса. Поэтому одним из этапов разработки реакторного узла является исследование устойчивости стационарного состояния [11, 12]. [c.171]

Массопередача через сферическую границу раздела фаз в системе с химической реакцией изучалась в другой работе Джонсона и Ока-ката [43]. Авторы рассмотрели стационарную задачу о массопередаче, осложненной химической реакцией, от твердых и жидких сфер при низких значениях критерия Ке для случая реакции первого порядка. [c.233]

Этот факт получил объяснение в работах Крылова [49, 50]. Границы применимости пенетрационной модели рассматривались в работах [51—53]. Очевидно, что пенетрационная модель справедлива только в тех случаях, когда время контакта фаз мало по сравнению с характерным временем релаксации диффузионного процесса, т. е. с временем установления стационарного диффузионного потока при данном значении движущей силы процесса. Наличие химической реакции в объеме сплошной фазы существенно сказывается не только на скорости массопередачи, но и на времени релаксации процесса. Крылов [50] решил задачу о нестационарной диффузии в системе с химической реакцией в рамках приближения диффузионного пограничного слоя и установил границы применимости пенетрационной модели для решения подобных задач. Было показано, что для [c.233]

Безразмерный параметр ц характеризует относительную скорость процессов массопередачи и химической реакции. Параметр 0 равен безразмерному максимальному разогреву активной поверхности в этом легко убедиться, подставив в формулу (III.49) разность Т— Too из выражения (III.13). Величина ф (0) в уравнении (II 1.55) неограниченно возрастает при 0 0 и обраш ается в нуль при 0 = 0. Поэтому уравнение (III.55) всегда имеет решение, лежаш,ее в интервале О < 0 С 0. Очевидно, что, если функция ф (0) монотонно убывает в этом интервале, то существует только одно стационарное состояние. Число решений уравнения (II 1.55) может превышать единицу только если функция ф (0) имеет экстремумы. При этом, очевидно, точки экстремумов отвечают критическим условиям перехода от одного режима к другому. Дифференцируя правую часть уравнения (II 1.55) по 0 и приравнивая производную к нулю, получаем следующее соотношение, которое должно быть выполнено в критической точке [c.119]

При выводе уравнений диффузионной модели предполагается, что перенос вещества осуществляется двумя путями конвекцией с постоянной скоростью и и диффузией с эффективным коэффициентом диффузии О, величина которого также не зависит от координаты. При этом уравнение материального баланса, описывающее изменение концентрации реагента по длине реактора при стационарном протекании химической реакции первого порядка, имеет вид [c.208]

Материальный и тепловой балансы. В режиме идеального смешения температуры и концентрации реагентов одинаковы по всему объему реактора такой же состав и температуру имеет и поток, выходящий из реактора. Состав исходной смеси, которая подается в реактор, будет конечно, другим, так что у входа в реактор идеального смешения все переменные изменяются скачкообразно. Уравнения материального баланса реактора идеального смешения, работающего в стационарном режиме, легко получить, приравнивая разность между количеством -го вещества, входящим и выходящим из реактора в единицу времени, скорости изменения количества данного вещества в результате химических реакций [c.275]

Из сказанного следует, что в случае многофазной газо-жидкостной реакции происходит значительное число физических процессов, осложняющих собственно химическую реакцию. Ход же реального процесса, как обычно, определяют соотношения между скоростями отдельных его стадий. Для рассматриваемого случая ограничимся в начале стационарным изотермическим процессом, протекающим в реакторе непрерывного действия, и напишем для него систему уравнений материального баланса веществ на единицу сечения реактора [c.302]

При анализе устойчивости процесса в диффузионном режиме следует учесть, что в этом случае реакция локализуется в тонком слое близ внешней поверхности пористой частицы. Благодаря большой скорости химической реакции флуктуации концентрации должны чрезвычайно быстро затухать вне этого слоя, и только флуктуации температуры могут свободно распространяться по всему объему зерна путем теплопроводности. Переходные процессы в тонком реакционном слое должны протекать весьма быстро поэтому цри анализе устойчивости можно считать, что этот слой всегда работает в стационарном режиме и учитывать только наиболее медленный нестационарный процесс распространения тепловых флуктуаций в объеме пористого зерна. Исследуя процесс, протекающий в диффузионном режиме, следует уже учесть сопротивление тепло- и массо-нереносу на внешней поверхности зерна. Учитывая упомянутые выше допущения, записываем уравнения, описывающие нестационарный процесс, протекающий в диффузионном режиме, в виде [c.362]

A. С использованием принципов стехиометрического анализа по априорной (логической, качественной и количественной) информации методами общей алгебры осуществить синтез возможных механизмов химической реакции. При расчете возможных механизмов реакции на ЭВМ учитывается качественный и количественный состав реагирующих молекул, а также их геометрическая конфигурация и оптические свойства. На основе качественной теории дифференциальных уравнений прогнозируются динамические свойства химического процесса и определяются необходимые условия наличия или отсутствия у химических систем колебательных динамических режимов или множественности стационарных состояний. [c.81]

Рассмотрим химико-технологическую систему, находящуюся в стационарном состоянии и характеризующуюся незначительным изменением кинетической и потенциальной энергии (рис. УП-З). Пусть в системе имеется N0 химических компонентов (сложных соединений), которые состоят из МЕ различных химических элементов. В системе может протекать ЫК химических реакций, происходит энергетический обмен с окружающей средой О, [c.176]

Когда происходит химическая реакция, это распределение нарушается реакцией, и в общем можно ожидать, что стационарная концентрация возбужденных молекул будет ниже, чем при равновесии. Лиидеман [13] первым предложил схему, которая позволяет оценить влияние реакции на это распределение. Его схема включает конкуренцию двух путей исчезновения возбужденных молекул — химической реакции и дезактивации при столкновении [c.202]

Если пламя распространяется стационарно, химическая реакция протекает в ограниченной области толщиной oy, которая определяется величиной Vftf, где tf — время полупревращения реакции при средней температуре пламени Г/ и Vf — линейная скорость распространения пламени. Для того чтобы такое стационарное состояние существовало, время передачи тепла через зону пламени bf должно быть такого же порядка, что и время полупревращения реакции tf. Тогда, решая уравнение диффузии, получаем [c.398]

Изложены теоретические основы расчета колонных аппаратов. Рассмотрены стационарные и нестационарные режимы обтекания жидких, твердых и газообразных частиц потоком ньютоновской и неньютоновской жидкости, массо- и теплообмен в зтих системах с учетом химических реакций и поверхностных явлений на границе раздела фаз. Результаты теретических исследований сопоставлены с зкспериментальными данными и использованы для расчета конкретных промышленных аппаратов. [c.2]

Данные о кинетике химических реакций можно получать, изучая процессы,, протекающие в реакторах периодического или непрерывного действия. При применении периодическидействую-щих реакторов исходные реагенты загружают в аппарат через определенные промежутки времени и наблюдают за ходом процесса. При использовании реакторов непрерывного действия реагенты непрерывно поступают с заданной скоростью либо в смеситель в виде сравнительно длинной узкой трубы, либо в несколько последовательно соединенных смесителей за ходом реакции наблюдают после достижения стационарного состояния в нескольких точках по длине аппарата. [c.14]

Для теоретического определения области протекания процесса необхо-димс оценивать скорости диффузии и химической реакции отдельно, как скорость независимых процессов. Отношение определенных таким образом скоростей указывают область протекания процесса в целом. Так следует поступать потому, что при установившемся течении реакции скорость диффузии становится равной скорости реакции, независимо от режима процесса, т. е. это равенство наблюдается в кинетической, диффузионной и переходной Областях. При стационарном протекании реакции термин диффузионная область вовсе не означает, следовательно, что действительная скорость реакции на реакционной поверхности больше скорости диффузии к этой поверхности. Обе эти скорости равны, но благодаря медленному притоку веществ к поверх 10сти скорость химической реакции на поверхности принудительно становится равной скорости диффузии. Концентрация вещества на поверхности прн этом мала, а градиент концентрации вблизи поверхности оказывается большим. И, наоборот, в кинетической области, где независимо определенная скорость диффузии значительно превышает скорости реакции, равенство скоростей диффузии и реакции наблюдается при мало отличающихся значениях концентраций реагирующих веществ в объеме и на поверхности. [c.313]

Не следует путать обратимость (равновесность, квазистатичность) термодинамическую с обратимостью химической реакции. Последняя означает, что в процессе А1 — -Аз со временем начинает играть роль процесс А2 —А1, что и отражено в общей записи Аз. Эта обратимость кинетическая никак не связана с обратимостью термодинамической, и в естественных условиях обратимая химическая реакция является термодинамически необратимым процессом, система приходит в состояние не исходное, но конечное, и ее состав и свойства отличны от состава и свойств исходной системы. Два макроскопических состояния считаются разными, если отличаются хотя бы одной из макроскопических характеристик. Состояние системы, не меняющееся со временем, называется стационарным. Оно является равновесным, если неизменность его во времени не обусловлена каким-либо внешним воздействием. [c.21]

Чрезвычайно показательно, что кинетическая модель реакции и описанное поведение системы в области атмосферных давлений и температур 1000 К в реальных условиях в значительной мере определяет гидродинамический механизм воспламенения и горения газа в детонационных волнах. Многочисленные экспериментальные наблюдения и теоретический анализ течения газа в зоне химической реакции, инициируемой нагревом газа за ударным фронтом плоской детонационной волны, показывают, что одномерная и стационарная схема течения в такой зоне неустойчива. На практике реализуется локально нестационарная и многофронтовая модель детонационного горения 1119, 1521, в которой термическое состояние ударно нагретого газа варьируется в достаточно широких пределах — от 900 до 3000 К вместо 1800 К, характерных для стационарной детонационной волны Чепмена — Жуге. Это изменение температуры обычно представляется в виде непрерывного распределения вдоль искривленного [c.305]

Качественное исследование систем уравнений, оиисывающих стационарные режимы работы гетерогенных каталитических реакторов, свидетельствует о множестве стационарных состояний. Причинами множественности стационарных состояний являются нелинейности кинетики химических реакций, а также транспортные эффекты, среди которых наиболее существенны тепло- и массоперенос между поверхностью зерен катализатора и реакционным потоком, перемешивание потока в радиальном и осевом направлениях отвод (подвод) тепла, выделяющегося (поглощающегося) в ходе химических реакций [1, 2]. [c.281]

Пространственно-временная самоорганизация гетерогенного каталитического процесса. Одновременное протекание химической реакции и диффузии может привести к образованию периодических по пространству стационарных состояний — диссипативных структур [84—89]. Покажем возможность образования неоднородных стационарных состояний (макрокластеров) на примере механизма реакции окисления оксида углерода на платиновом катализаторе. Математическую модель поверхностной каталитической реакции с учетом поверхностной диффузии будем строить, исходя из следующих предположений [83]. Будем считать, что диффузия адсорбированного вещества X происходит за счет его перескока на соседние свободные места Z. Схема расположения занятых мест X и свободных мест Z на поверхности катализатора показана на рис. 7.10 (для наглядности взят одномерный случай). Пусть X, г — степени покрытия X та X соответственно, ро — вероятность перескока молекул с занятого места на свободное (микроскопическая константа), е — характерный размер решетки. Тогда скорость изменения г] = Ах М степени покрытия X в сечении [c.306]

Второй класс автоколебательных систем характеризуется тем, что автоколебания в них существенно зависят от скорости подачи исходных реагирующих веществ в реактор. В этом случае колебательное поведение системы обусловливается соотношением скоростей транспорта реагирующих веществ в реактор и собственно химической реакцией. Для описания динамического поведения реактора идеального смешения наряду с системой уравнений типа (7.18), описывающей протекание процессов на элементе поверхности, необходимо рассматривать уравнения, описывающие изменения концентраций реагирующих веществ в газовой фазе [116, 131]. Взаимодействие реакции, скорость которой нелинейна, с процессами подачи реагирующих веществ в реактор идеального смешения обусловливает при определенных значениях параметров возникновение нескольких стационарных состояний в режимах работы реактора. При наличии обратимой адсорбции инертного вещества (буфера) в системе возможны автоколебания скорости реакции. При этом на поверхности сохраняется единственное стационарное состояние, и автоколебания обусловлены взаимодействием нелинейной реакции и процессов подвода реагирующих веществ в реактор. [c.319]

В последние годы такой способ вывода кинетических уравне-жий химических реакций получил развитие в работах Хориу-ти [471 и особенно Темкина [48, 491. Последний разработал общую теорию стационарных реакций, позволяющую существенно упростить вывод кинетического уравнения. [c.176]

Расчет стационарных режимов. Большое практическое значение имеет вопрос о применимости различных моделей к расчету химических реакций, цротекаюнщх в стационарном режиме. В частности, интересно выяснить, в каких условиях оправдано и рационально применение диффузионной модели слоя и каково значение эффективного коэффициента продольной диффузии, при котором расчет [c.229]

Адиабатические реакторы. В качестве простейшего примера исследования параметрической чувствительности рассмотрим адиабатический реактор, в котором протекает единственная химическая реакция с произвольной кинетической функцией г(С, Т). В данном процессе имеется только одно ключевое вещество, а скорость теплоотвода д равна нулю, так что стационарные значения температуры Т и концентрации исходного ключевого вещества С рпределшотся совместным решением двух уравнений (VI 1.25) и (У11.26). Перепишем эти уравнения, введя вместо координаты X текущее время контакта Х/и [c.339]

Из рис. 11-2,6 следует, что для данной ХТС может быть три стационарных техяологаческих режима. Стационарным режимом в данной ХТС является такой режим, когда расход тепла равен приходу тепла. Стационарным технологическим режимам ХТС соответствуют точки 1—3, в которых пересекаются линии теплоприхода и теплоотвода (рис. 11-2,6). Положение точек стационарных режимов в общем случае зависит от технологических параметров реактора (входная температура, степень превращения, время пребывания) и кинетики химической реакции. [c.38]

Очень часто процесс объемной десублимацни проводят в вертикальных трубчатых (пустотелых) аппаратах [120, 121] методом смешения горячей ПГС с охлаждающим газом или в результате химической реакции смешивающихся компонентов. В начальном участке трубчатого реактора-десублнматора происходит смешение и взаимодействие газообразных компонентов. На дальнейших участках десублиматора происходит образование зародышей, рост кристаллов, падение пересыщения в связи с явлениями кристаллообразования. Тогда математическая модель процесса объемной десуб-.лимации примет вид (следствие из уравнений (1.58), пренебрегаем явлениями агломерации и рассматриваем стационарный случай работы аппарата) [c.241]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология