Стационарная реакция в потоке

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]

Задание. Рассмотрите стационарную реакцию первого порядка вида А Р, протекающую в потоке. Получите выражение константы скорости такой реакции. Воспользуйтесь уравнениями (14.14), (14.17) и (14.18). [c.275]

Для стационарных условий потока скорость диффузии через единицу поверхности и скорость реакции первого порядка / р, отнесенная к единице поверхности, можно описать следующими уравнениями [c.85]

Некоторые общие и частные вопросы кинетики реакций в проточной системе рассматривают многие исследователи (иапример, А. А. Баландин [482, 672], А. В. Фрост [647, 760], Г. М. Панченков [21, 759], X. Холь-борт [761], А. А. Введенский [762], С. Я. Пшежецкий и Р. Н. Рубинштейн [763], М. Ф. Нагиев [484]. В работах С. 3. Рогинского и О. М. Тодеса [593, 594, 764] дается анализ динамики каталитического процесса на длинном слое катализатора в условиях постоянства его активности, а также в ходе старения катализатора и его отравления. Авторы рассматривают условия установления стационарного состояния потока для разных кинетических зависимостей, распределение концентраций вдоль слоя катализатора, зависимости их от разных параметров, в основном ограничиваясь случаем малых концентраций, когда можно пренебречь изменением объема при реакции. [c.369]

Первая группа факторов связана с различием в состоянии каталитической поверхности при проведении реакции в импульсных условиях. В этом случае катализатор непрерывно обдувается при температуре реакции потоком инертного газа-носителя, действие которого в известной мере аналогично действию постоянно поддерживаемого вакуума в системе. В результате этого происходит постоянная регенерация активной поверхности катализатора. Этим, по-видимому, и объясняется тот факт, что в ряде случаев активность катализатора в импульсных условиях значительно выше активности катализатора в стационарных условиях. Благодаря тому что в реактор вводится очень небольшое количество реагирующего вещества, можно считать, что результаты, полученные импульсным методом, характеризуют поверхность, которая не испытывала воздействия реакционной среды. При испытании катализатора в стационарных условиях он длительное время находится в соприкосновении с реакционной смесью, поэтому полученные результаты характеризуют работу не того катализатора, который был заложен в реактор, а какого-то другого, образовавшегося в результате воздействия каталитического процесса на активную поверхность. [c.193]

Как отмечалось в подразделе Принцип действия и устройство термокаталитических датчиков метана , структура каталитического элемента и его режим работы обеспечивают протекание процесса окисления метана в диффузионной области. При этом потенциально возможная скорость химической реакции значительно вьппе скорости диффузионного переноса к каталитически активной поверхности. Но так как в стационарном режиме поток метана, поступающий к рабочему ТПЭ, равен окисляемому потоку, действительная скорость реакции ограничивается скоростью диффузионного переноса и становится равной ей. [c.671]

В стационарном состоянии поток тепла в этой оболочке должен уравновешиваться теплом, образующимся при химической реакции, тогда как скорость этой реакции будет точно равна скорости диффузии реагента в эту оболочку. Следовательно, мы можем написать, что [c.203]

Ввиду симметрии задачи в стационарном состоянии поток тепла через стенки катализатора отсутствует. Система уравнений (4) подробно исследована, например в [1] и показано, что в случае экзотермической реакции может быть несколько стационарных режимов. [c.195]

Теоретическое описание элементарных актов массопередачи в системах жидкость — газ и жидкость — жидкость при наличии объемных химических реакций обычно основывается на так называемой модели проницания [1]. В этой модели рассматриваются весьма малые времена контакта фаз, в течение которых процесс массопередачи является существенно нестационарным, а конвективный перенос вещества в фазе, лимитирующей скорость процесса, не играет заметной роли. Очевидно, что такая модель правомерна 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 заданном значении движущей силы. [c.145]

В реальных условиях проведения гетерогенно-каталитического процесса самой медленной стадией, определяющей общую скорость, может оказаться стадия переноса вещества из потока к внешней поверхности зерна катализатора (или переноса продуктов от него в поток). Кинетика процесса в таком случае будет определяться не столько скоростью химической реакции сколько массопередачей. Последняя, как известно, описывается в стационарных условиях потока уравнением [c.301]

При различных отношениях 1/ 2 определяем на машине концентрацию в стационарном выходном потоке второго реактора и время установления стационарного режима (табл. У-9). Из таблицы видно, что для реакции первого порядка оптимальное соотношение объемов 1/1 2 равно единице. Для реакции второго [c.239]

В качестве граничного условия следует принять, что в стационарных условиях поток диффузии равен скорости реакции при концентрации, соответствующей г = Лд + Лв, где Лд и [c.41]

При отсутствии обобщенных сил изменение системы во времени может быть представлено модами тепловой релаксации, что показано в 2.4. Эти моды представляют собой собственные решения, каждое из которых пропорционально экспоненциально убывающей функции времени. Свойство ортогональности релаксационных мод выводится в 2.5 одновременно с описанием соответствующих координат. Реакция системы в результате воздействия заданных тепловых сил выражается в замкнутом виде с помощью нормальных координат. При изложении материала особое внимание уделено важным частным случаям кратных и нулевых характеристических корней. Показано, что нулевые корни соответствуют стационарному тепловому потоку. [c.35]

Стационарная реакция в потоке [c.57]

Для значительной части технологических процессов в стационарном зернистом слое, протекающих с движением через этот слой газа или жидкости, характерно непостоянство температур в объеме слоя кдк в пространстве, так и во времени. Поток, проходящий через слой, охлаждается или нагревается через стенки аппарата при этом в объеме слоя может идти выделение либо поглощение теплоты — стационарные во времени при проведении реакций, в которых зернистый слой имеет функции катализатора или инертной насадки, и нестационарные — в процессах адсорбции, десорбции, сушки и других с участием твердой фазы. [c.111]

Пусть в реакторе со стационарными изотермическими условиями протекает реакция нулевого порядка W = к. При этом считаем, что коэффициент продольного переноса и объемная скорость потока по высоте и сечению аппарата fie меняются концентрация в данном сечении потока постоянна. [c.72]

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]

Экстрактив и хемосорбент диффундируют навстречу друг другу. Для быстропротекающих реакций концентрации С1 и С2 в зоне реакции Р - Р равны нулю. В рамках пленочной теории рассматривается стационарный массоперенос, и массовые потоки в каждой из зон равны [c.266]

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]

О потоке газа или жидкости, проходяш,ем через реактор. Проведение реакций в потоке целесообразно в тех случаях, когда время реакции относительно невелико, а производительность аппарата высока и реагенты представляют собой газообразные вещества. При высоких концентрациях, когда возможны побочные реакции, применение проточных реакторов облегчает регулирование состава получаемого продукта. Большинство непрерывных процессов протекает в стационарном состоянии. Нестационарное состояние возникает при пуске и остановке аппаратов (см. стр. 132). Непрерывные процессы обычно проводят в гораздо более крупных масштабах, чем периодические. Некоторые типы реакторов непрерывного действия показаны на рис. 1У-1 и 1У-2. Характер зависимости концентраций компонентов смеси от времени и изменение концентраций по длине или высоте реактора показаны на рис. 1У-3. [c.113]

СЯ батареи реакторов смешения, изменения плотности, обусловленные протеканием реакций и связанными с ними тепловыми эффектами, незначительны, так что объемная скорость потока между отдельными ступенями в стационарном состоянии остается по существу постоянной. Для других случаев можно легко ввести поправки. [c.120]

Пример УНЫ. Жидкость движется с объемной скоростью между двумя широкими параллельными пластинками, покрытыми катализатором. Концентрация на входе С(,. На поверхности пластинок протекает изотермическая реакция первого порядка. При выводе уравнения стационарного состояния предположить одномерное течение и пренебречь диффузией в направлении потока. Найти при расстоянии х— 10 от входа концентрацию на поверхности пластинки и среднюю концентрацию по поперечному сечению, если известны следующие данные [c.247]

В условиях принятого нами стационарного режима суммарный поток тепла из элемента должен быть равен скорости выделения тепла реакцией. Если г — скорость реакции, отнесенная к единице массы катализатора, объемная плотность которого — Рс, и если АЯ — изменение энтальпии при реакции, то мы получим [c.57]

На рис. 111-48 и 111-49 показано влияние линейной скорости газа на профили температуры и парциального давления газа, когда стационарное состояние единственно. С увеличением скорости потока газа зона реакции перемещается в соответствии с направлением потока. [c.287]

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]

Автоматизация программирования с использованием теории графов базируется на представлении всех операций по расчету скоростей реакций и функций отклонений в виде вычислительного графа, вершины которого отвечают арифметическим и алгебраическим операциям, а ребра — потокам переменных, в них участвующим [45—47]. Одна из реализаций метода анализа скоростей реакций в стационарных условиях основана на идее применения основного (ОП) и сопряженного (СП) вычислительного процессов, разработанной для целей расчета и оптимизации сложных химико-технологических схем [47]. Вычислительный граф, соответствующий данному варианту механизма, строится на основе соотношений (4.7). [c.202]

Условия стационарной диффузии при разряде ионов металла с образованием амальгамы можно реализовать на установке, схема которой приведена на рис. 84. Два сообщающихся сосуда, один из которых наполнен амальгамой металла, а другой — раствором Zn la с больщим избытком КС1,соединены капиллярной трубкой. В капилляре находится ртутный мениск, на котором происходит реакция разряда ионов Zn или растворения амальгамы цинка с образованием ионов Zn " . Так как амальгама и раствор в больших сосудах размешиваются, то толщина диффузионного слоя для окислителя (ионов цинка) равна бо, а толщина диффузионного слоя для восстановителя (металлического цинка) равна Sr. в стационарных условиях поток окислителя должен быть равен потоку восстановителя. Поэтому [c.165]

В стационарном случае поток тепла от зопы реакции к холодной стенке равен количеству тепла, генерируемому реакцией Q Т), кал см сек, т. е. [c.147]

По сравнению с реагирующим потоком в ударной трубе пламена, стабилизированные на горелках, обладают очень важным преимуществом стационарности реакции. Ламинарный, плоский и одномерный поток, получаемый на плоской горелке, чрезвычайно удобен для кинетических измерений по всей длине зоны горения. Исследования, проведенные на плоских горелках на разных расстояниях от ее среза, показали, что обычная структура таких пламен может быть разделена по меньшей мере на три зоны зону предварительного подогрева газовой смеси, собственно зону реакции и зону сгоревших газов. Последние две зоны представляют наибольший интерес для кннетиков. Одномерный характер потока на расстоянии в несколько сантиметров от горелки, профиль температуры и скорости очень легко лоддаются проверке по сравнению с параметрами потока за волной в ударных трубах. [c.126]

Если бы величина кх была очень большой, то химическая реакция не задерживала бы процесса десульфурации и скорость процесса определялась бы только мас-сопередачей серы из объема металла к его поверхности раздела со шлаком и отводом ее от этой поверхности в глубину шлака. Чтобы выразить скорости этих двух процессов, воспользуемся уже приводившимися выражениями для диффузионных потоков при установившихся (стационарных) условиях. Поток серы Ям в единицу времени из объема стальной ванны к поверхности разде- [c.207]

НОСТИ 700 мбар. Этот месяц отличался исключительными холодами в Северной Америке, Европе и на Дальнем Востоке. На рисунке следует отметить огромные меридиональные смеихения изобар. Особенно большие смещения связаны с сильными анти-циклоническими гребнями над восточными частями Тихого океана и Атлантики. Исследования возбуждения баротропных течений особенностями рельефа [123, 295, 160] показали, что при одной и той же вынуждающей силе возможны два типа стационарной реакции. При первом образуется мощное зональное течение с такими большими скоростями, что рельеф не может генерировать стоячие волны ( //р превосходит квадрат обратного волнового числа). При этом волновое трение, естественно, оказывается слабым, и мощный поток может существовать достаточно долго. Противоположная возможность связана с ге- [c.292]

Фермент, осуществляющий транспорт, имеет восемь состояний с переходами между ними, показанными на рисунке. Стационарные термодинамические потоки (/1, /2, Л) относятся к указанным процессам. J, и А представляют собой транспорт. я Lг-лигаиды, связывающиеся или освобождающиеся иа внутренней (О или наружной (о) поверхности мембраны. Показаны только направления переходов, сопровождающихся связыванием лигандов, /з представляет собой реакцию, включающую присоединение субстрата (8) и освобождение продукта (Р) на одной поверхности (обычно внутренней). Термодинамические силы (Х , Х2, Хз) показаны под циклами, в которых они действуют. Считается, что циклы положительны при прохождении против часовой стрелки. [c.102]

Все химические реакции, в том числе и ферментативные, до некоторой степени обратимы. Однако внутри живых клеток такой обратимости может и не быть, поскольку продукты реакции быстро удаляются в результате других ферментативных реакций. Поток метаболитов в живых клетках можно уподобить течению воды по водопроводной трубе. Хотя вода может течь по трубе в обе стороны, на практике она течет всегда в одном направлении. Поток метаболитов в клетках тоже в основном является однонаправленным. Истинное равновесие, совершенно нехарактерное для живых существ, устанавливается лишь после гибели клеток. Живая клетка—это динамическая стационарная система, в которой поддерживается однонаправленный поток метаболитов (рис. 10.1). В зрелых клетках средние концентрации метаболитов в течение длительного периода времени остаются примерно постоянными Гибкость стационарной системы обеспечивается всевозможными подстроечными и компенсационными процессами, с помощью которых организм поддерживает постоянство внутренней среды, несмотря на разнообразие диеты, различия в количестве потребляемой жидкости и поступающих минеральных веществ, объеме выполняемой работы и температуре окружающей среды. [c.99]

В, С, О, I. Видно, что слабое увеличение Т за линию L приводит к резкому скачку температуры от О V. Н. Аналогично, при постепенном уменьшении Т, процесс проходит последовательность стационарных режимов, соответствующих точкам I, Н, С, Р, с дальнейшим резким падением до точкп В и далее к точке А. Это приводит к гисте-резпсным кривым, изображенным на рис. IX.20. Неопубликованные вычисления для противоточного реактора с независимым теплоносителем показывают еще более резкие эффекты. Можно сказать, что в реакторах с противоточным теплообменником тепло реакции, выделившееся в некоторой точке, вместо того, чтобы вымываться потоком, как это было бы в отсутствие обмена теплом с теплоносителем, может возвращаться вверх но течению реагирующей смеси, способствуя образованию высоких температурных пик. К аналогичным эффектам может приводить продольное перемешивание потока, как это было показано в работе Ван Хирдена и в более поздней статье Амундсона (см. библиографию на стр. 303). [c.285]

Другого рода проблемы устойчивости возникают в реакторах с неподвижным слоем катализатора в связи с процессами тепло- и массопереноса от потока реагирующих веществ к поверхности частиц катализатора. Это вопросы термической устойчивости стационарного режима отдельной частицы. Мы рассмотрим только простейший случай. Предположим, что вещество А вступает в реакцию первого порядка и внутридиффузионное торможение процесса отсутствует. Тогда концентрация вещества А у активной поверхности (с) будет отличаться от его концентрации в объеме (с), и скорость реакции будет определяться квазигомогепной кинетической зависимостью (см. раздел VI.2) [c.285]

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]

Характерными чертами этих реакторов являются простота конструкции и обслуживания, а также высокая производительность в сочетании с выдачей продукции постоянного качества. В лабораторных условиях метод проведения реакций в потоке особенно пригоден для изучения кинетики быстрых реакций. Степень превращения определяют после установления стационарного режима в опытном аппарате, применяя различные физические методы, не нарушая при этом течения реакции. Измерение параметров при стационарном режиме в непрерывнодействующих реакторах удается выполнить с более высокой степенью точности, чем при нестационарном режиме в реакторах периодического действия. Степень превращения можно варьировать изменением скорости подачи и длины пути ингредиентов в реакторе. [c.140]

В реакторе идеального вытеснения, напротив, температура в случае экзотермической реакции непрерывно повышается вдоль реактора, если только не достигнуто очень эффективное внешнее охлаждение. Тем не менее и в таких реакторах могут сушество-вать различные стационарные с(К тояння. Важным обстоятельством для реакторов всех типов, как отмечает Ван-Хирден [4], является существование передачи тепла в направлении, обратном направлению движения потока, в результате чего становится возможным переход между верхним и нижним устойчивыми состояниями. [c.164]

Аппараты с восходящим движением газожидкостного потока. Реакторы со стационарным слоем катализатора и прямоточным восходящим движением потоков газа и жидкости (РВПГЖ) принципиальная схема которого показана на рис. 5.15, целесообразно [19, 21] применять для осуществления процессов, в которых жидкофазные реагенты взаимодействуют с относительно небольшими количествами газофазных реагентов, что характерно для реакций аминирования спиртом и гидратации нитросоединений и олефи-иов, а также в тех случаях, когда для обеспечения необходимой степени превращения требуется довольно большое время пребы- [c.239]

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]

После зажигания эти параметры изменяются (могут стать даже меньше и, L ), а профили стационарных состояний будут устойчивыми. П так будет продолжаться до тех пор, пока параметры Гд, v, Са, L не станут меньше (один из них, либо все) некоторых критических значений Гц, v", Са, L". В этом случае реакция гасится . Разности между и Г , Са и Са, v и v и и L" характеризуют силу гистерезиса. Зажигание реактора и его гашение показано на рис. 7.3 для с.яучая окисления водорода на платиновом катализаторе. При г = 4 см/с (кривая 1 на рис. 7.3) температура Г(, = 120° С, Т" = 107° С, АГ = 13° С— гистерезис. При v = 10 см/с АГ = О, поэтому случайные флюктуации a, Го то зажигают , то гасят реактор. Этот процесс воспринимается в виде нерегулярных колебаний концентраций и температур на выходе реактора. Амплитуда этих колебаний достигает предела прп г = 20 см/с. При скорости потока 50 см/с зажигание (гашение) больше не наблюдается и каждому набору условий подачи Го, С а, v соответствует свое стационарное состояние. При этом переход от одного к другому происходит без скачка. [c.284]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология