Эффективность превращения тепла в работу

Рис. У1П-19 показывает, что экзотермическим обратимым реакциям соответствует одна точка пересечения, характеризующая оптимальную температуру процесса. При температуре выше и ниже этого оптимального значения степень превращения исходного реагента снижается. Таким образом, в подобных процессах правильное управление отводом тепла является основным условием эффективной работы реактора.

Вторая задача, от которой непосредственно зависит успех создания эффективных искусственно создаваемых нестационарных процессов,— это дальнейшее развитие теоретических основ динамики гетерогенных каталитических реакторов. В нестационарных условиях гораздо сильнее, чем в стационарных, проявляется влияние процессов переноса вещества, тепла и импульса. Небольшие изменения, например, в условиях массо- и (или) теплообмена в зернистом слое катализатора могут привести к весьма заметным изменениям избирательности, степени превращения. Поэтому для осуществления нестационарных процессов требуется глубокое и ясное понимание всех физических процессов в реакторе. Количественное знание позволяет строить простые математические модели процессов в реакторах любой производительности. Кроме того, глубокое понимание всех основных закономерностей массо- и теплопереноса в реакторах позволяет создавать условия, благоприятно влияющие на показатели каталитического процесса. Нам представляется, что поиск таких условий эмпирически, на основе общих соображений нечасто будет приводить к заметным положительным эффектам. Особо важно отметить необходимость экспериментальных и теоретических работ по исследованию и количественному описанию поведения твердых частиц катализатора в реакторах, работающих в условиях псевдоожижения, пневмотранспорта, циркуляции частиц между реакторам н регенератором. Именно в таких реакторах легче организовать условия работы при нестационарном состоянии катализатора. [c.227]

В настоящее время появилось достаточно много исследований, показывающих возможность и рациональность перевода поршневых двигателей внутреннего сгорания на испарительное ВТО. Как показывают эти исследования, повышение температуры охлаждающей воды позволяет несколько улучшить характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания. Последнее объясняется тем, что температура охлаждающей воды в значительной мере определяет температуру стенок цилиндра, что, в свою очередь, влияет на протекание рабочего процесса, на величину работы сил трения в цилиндропоршневой группе и на эффективность превращения тепла в работу. [c.175]

Определим эффективность е превращения тепла в работу следующим образом [c.340]

Проблема эффективного отвода тепла реакции частично решается при использовании плавленых, спеченных и цементированных катализаторов, работающих с высокими степенями превращения газа в широком интервале объемных скоростей, а также при работе с рециркуляцией отходящих газов. В последнем случае реакция синтеза, протекающая обычно при постоянных температурах и давлении в кинетической области, при рециркуляции не- [c.14]

Открытие второго закона термодинамики было связано с потребностями энергетики во времена распространения паровых машин и необходимостью оценки их эффективности, т. е. степени превращения тепла в работу. Как и первый, второй закон является обобщением опыта. Он исходит из доказанной невозможности создания вечного двигателя, превращающего в работу запасы тепла при постоянной температуре. [c.41]

Современный период характеризуется внедрением в нефтеперерабатывающую и нефтехимическую промышленность разнообразных каталитических и термических процессов. Экономичность таких процессов зависит прежде всего от успешной работы химических реакторов [1]. Разным типам и конструкциям промышленных реакторных устройств присущи различные гидродинамические режимы, интенсивности подвода и отвода тепла, реагентов и продуктов превращения, эффективности контактирования гетерогенных фаз, способы поддержания активности и селективности катализатора, методы работы во времени, системы автоматизации и др. [c.136]

Учитывая особенности ведения превращений, протекших с поглощением тепла, при дальнейшем анализе эффективности работы реак- ционных систем оказалось целесообразным рассмотреть устройства, предназначенные для каталитических и термических процессов отдельно. [c.352]

Скорость основной реакции и эффективность работы всей реакторной подсистемы зависит от сочетания скоростей прямой, обратной и побочных реакций, скорости диффузии (транспортировки) реагентов в зону реакции и продуктов химического превращения из нее, а также интенсивности подвода (отвода) тепла. [c.134]

Эффективный к. п. д. — коэфф., характеризующий экономичность двигателя с учетом всех потерь при его работе. Эффективный к. п. д. равен отношению тепла, превращенного в полезную работу,, к теплу, введенному в двигатель в виде тепловой хим. энергии топлива. Для современных поршневых А. д. эффективный к. п. д. колеблется в пределах 0,20-0,30. [c.13]

Эти данные предусматривают работу экструдера при средних температурах и условии, что 80—100% необходимого тепла в расплаве образуется за счет превращения механической энергии привода. В некоторых случаях, например при нанесении покрытий из полиэтилена или в двухшнековых экструдерах, когда большая часть тепла подводится к материалу через стенки цилиндра, возможно увеличение производительности. Требуемая мощность привода рассчитывается путем деления необходимой производительности в час на минимальную эффективность с учетом коэффициента запаса. Так, например, при производительности машины [c.220]

Реакция окисления сернистого ангидрида — гетерогенно-каталитическая реакция, сопровождающаяся выделением большого количества тепла. Эта реакция является типичной газовой реакцией, проводимой на твердом пористом ката-, лизаторе. Наиболее эффективны для этих процессов полочные реакторы с промежуточным теплообменом. Они просты, дешевы, надежны в работе и обеспечивают высокую степень превращения. Такой типовой реактор и применяется в рассматриваемом процессе. [c.225]

Полное освобождение от всех перечисленных недостатков стало возможным только благодаря теории рециркуляции. Теперь необходимо установить теоретический предел возможностей рециркуляции. Первая, вторая, третья и четвертая теоремы супероптимальности теории рециркуляции устанавливают этот предел, подобно тому, как второе начало термодинамики устанавливает предел превращения тепла в работу, где мерой эффективности процессов является минимальное количество затраченной работы . Выводы, вытекающие из первой, второй, третьей и четвертой теорем супероптимальности, приводят к формулировке идеального химического процесса, осуществляемого за счет рециркуляционных потоков с нисходящим (затухающим) и восходящим (нарастающим) ускорением их мощности. [c.34]

В ряде работ показано, что применение кипящего слоя обеспечивает эффективный отвод тепла с поддержанием постоянной температуры в зоне реакции и исключает взрывное течение реакции при любых соотношениях реагирующих веществ. Мамедалиев с сотр. [106] изучили влияние температуры хлорирования этана в кипящем слое катализатора на состав продуктов хлорирования. При 350° С и молярном отношении 2Hg I2 = 1 6 в основном образуется гексахлорэтан (60%) и 10% тетрахлорэтилена.Оптимальная температура образования тетрахлорэтилена 400—420° С (содержание тетрахлорэтилена достигает 62%). При 450° С выход трихлорэтилена составляет 45%. Повышение температуры выше 450° С сопровождается разложением образовавшихся хлорпроизводных, реакцией дегидрохлорирования, дехлорирования и более сложными химическими превращениями вплоть до выделения сажи. Образуется также немного ССЬ вследствие деструкции углеродного скелета. [c.267]

Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53]

Рассмотрим нути решения проблемы оппсання гидродинамики аппаратов с неподвижным слоем катализатора. Важная роль гидродинамики в работе химических реакторов вытекает из того, что конвективный вклад в полные потоки тепла и массы является наиболее значительным и потому сильно влияющим на распределение температуры и концентрации компонент в аппарате. Наиболее благоприятным для осуществления физико-химических превращений является равномерное (однородное) течение реагентов внутри слоя. Долгое время считалось, что внутри зернистого слоя, состоящего из частиц одинакового размера, поток всегда является однородным с макроскопической точки зрения, поскольку зернистые слои сами но себе являются эффективными выравнивающими устройствами. Однако более детальные экспериментальные измерения, проведенные в последние десять лет, показали, что во многих случаях зернистый слой не только пе вырас-нпвает ноток полностью, а сам является причиной возникновения глобальных гидродинамических неоднородностей. Таким образом, проблема гидродинамического описания реакторов с ненодви.к-пым зернистым слоем (НЗС), но существу, является новой проблемой, которой прежде пе занимались. Отметим, что с практи- [c.53]

Все термодинамические способы повышения степени рекуперации тепловой энергии в узлах теплообмена и ТС в целом определяются вторым законом термодинамики [7,20-24] идельаные обратимые процессы протекают без изменения энтропии, в то время как в реальных, необратимых процессах, она возрастает. Наиболее отчетливо это видно из анализа идеального цикла Карно, в котором возможно максимальное превращение имеющегося тепла в работу. Если обозначить количество тепла при температуре потока Т через Ц, а -температура окружающей среды, то теоретически максимально возможное количество работы А, получаемое в цикле Карно, равно Q (Т -Т )/Т . Величина TQ/TJ - часть тепла, которое рассеивается в атмосферу (рис. I). Зависимость цикла Карно от температуры =(Т]--Тд)/Т представлена на рис. 2. Из изложенного вытекает несколько важных термодинамических предпосылок, учет которых при синтезе оптимальных ресурсосберегающих ТС позволяет обеспечивать их высокую эффективность. [c.38]

Как указывалось выше, теплота реакции гидрирования сравнительно велика при насыш ении алкенов она достигает около 31 ООО, а при насыщении ароматических углеводородов — около 16 700 ккал на 1 кмолъ превращенного углеводорода. Надежное регулирование теплового режима играет исключительно важную роль, так как скорости реакции возрастают с повышением температуры и нри отсутствии эффективного охлаждения йодъем температуры может оказаться нерегулируемым. Для избирательного превращения в целевые продукты и увеличения продолжительности работы катализатора между регенерациями условия реакции необходимо поддерживать возможно близкими к изотермическим подъем температуры не должен превышать 6—11° С. Для ограничения подъема температуры в условиях промышленных установок применяют охлаждение холодным циркулирующим газом или впрыск жидкофазного сырья через распределительные устройства между слоями катализатора. Присутствие летучей жидкой фазы также оказывает корректирующее действие на подъем температуры, так как на испарение жидкости затрачивается часть тепла реакции, равная скрытой теплоте испарения. На некоторых установках применяют или промежуточные теплообменники между слоями катализатора, или несколько реакционных устройств тина трубчатого теплообменника. [c.150]

Таким образом, для вычисления макроскопической скорости реакции, идущей на неравнодоступной поверхности, недостаточно знать химическую кинетику процесса и средний коэффициент массопередачи. Единственно строгим методом расчета, как отмечалось в п. 1, является решение уравнения конвективной диффузии в пограничном слое с граничным условием, учитывающим скорость химических превращений. Решение этой задачи для полубесконечной пластины, обтекаемой ламинарным потоком жидкости [1], показывает, что эффективная толщина пограничного слоя зависит не только от физических свойств потока и скорости его движения, но и от скорости химической реакции на поверхности. Приближенное решение той же задачи для газового потока с ламинарным и турбулентным пограничным слоем получено в работах [5, 6]. Попытки строгого решения задачи для тел более сложной формы, а также учета разогрева реагирующей смеси и поверхности катализатора за счет тепла реакции наталкиваются на серьезные затруднения.-Поэтому до сих пор все расчеты и исследования диффузионной [c.123]

Наилучшими методами разделения небольших количеств изотопов для исследовательских целей являются термодиффузионный, вследствие его универсальности, простоты работы и применяемого оборудования, и электромагнитный, из-за простоты и большого коэффициента разделения. Но оба метода слишком неэффективны для крупномасштабного производства. Однако в тех случаях, когда выбор процесса определялся пе экономикой, а сроками, оба метода применялись для крупномасштабного разделения изотопов урана. При крупномасштабном разделении небольшие различия в химических или физических свойствах соединений изотопов должны эффективно усиливаться. По-видимому, надежной основой для выбора метода круннохмасштабного разделения является его энергоемкость. В электромагнитном методе для поддержания сильного магнитного и электрического полей п для превращения всего продукта, подвергаемого разделению, в газообразные ионы должно затрачиваться много энергии. Следует учесть также, что коллекторов разделенных изотопов достигает лишь незначительная часть ионизованного материала. Термо-диффузиоииый метод требует затрат большого количества тепла для создания температурного градиента в колонках. Кроме того, коэффициент разделения для термодиффузионного метода меньше, чем для других методов. [c.362]

Другая проблема, о которой вскользь было сказано выше, связана с нагревом материала в многочервячных и одночервячных машинах. При нормальной работе сравнительно большая часть тепла в одночервячной машине подводится за счет превращения механической энергии, тогда как в многочервячных машинах основная часть тепла подводится от внешних источников. Специалисты полагают, что первый способ позволяет получить более однородный расплав. Поэтому внушает сомнение эффективность обогрева многочервячных машин. Эта точки зрения, однако, не всегда подверждается на практике. [c.85]

Экономичность теплового двигателя, в том числе и ГТУ, может бытьхарактеризована либо в абсолютных цифрах расхода условного топлива, либо показателем эффективного к. п. д., представляющим собой численную долю исходного тепла, введенного в двигатель и превращенного в нем в полезную работу. [c.23]

Термодинамическая эффективность сопряженных преобразований, хотя это и кажется на первый взгляд странным, определяется реальными путями, механизмами перехода системы из одного состояния в другое. В самом деле, мы видели, что Л может быть превращено в В при полном рассеянии — превращении в тепло выделяющейся энергии. Эта энергия до тепловой дегрдг дации может быть направлена на выполнение какой-либо рабрты. Таким образом, качество использования термодинамического потенциала, КПД его преобразования в полезную работу Полностью определяется (до теоретического предела) реальным йе-ханизмом преобразования энергии. Таким образом биолбгиче-ская эволюция должна быть направлена на выработку предельно совершенных механизмов сопряженного образования и-иёполь вание макроэргических фосфатов. [c.137]

Взаимодействие между актином и миозином порождает силу, реализующуюся в мьш1ечном сокращении,-химическая энергия превращается в механическую работу. Эффективность этого превращения в скелетной мышце очень высока лишь 30 50% энергии рассеивается в виде тепла. Автомобильный двигатель, например, растрачивает в виде тепла от 80 до 90% энергии сгоревшего в нем бензина. [c.80]

Перечисленные коэффициенты являются основными, однако при анализе работы отдельных теплообменных установок наряду с ними могут применяться и другие коэффициенты, например тепловой коэффициент в холодильных установках, коэффициент трансформации тепла, коэффициент комшактности и др., отображающие особенности работы и назначения этих установок например, для наиболее полного сравнения работы холодильных, теплосиловых и теплоиспользующих установок недостаточно приведенных к. п. д., основанных на энергетических или тепловых балансах, а необходимо учитывать пригодность использования энергии для энергетических превращений, т. е. термодинамическую эффективность, которая оценивается, эксергетическим к. п. д. [c.262]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология