концентрация реагирующего вещества в потоке

Установлено существование турбулентности у поверхности, являющейся следствием гидродинамической неустойчивости, при которой малые возмущения вызывают конвективные потоки. При этом могут возникать изменения в концентрации реагирующих веществ в пограничном слое. [c.101]

Для реакций порядка выше нулевого тепловой поток Qp рассчитывается по формуле (9.41) при максимальном значении скорости реакции Тр. Если скорость реакции описывается уравнением вида (9.2), то максимальное ее значение будет при начальных концентрациях реагирующих веществ. Следовательно, тепловой поток реакции первого порядка по веществу А составит [c.252]

Для теплового расчета реактора необходимо знать тепловые потоки и концентрации реагирующих веществ в каждом аппарате каскада. Предполагая эту цель, можем найти по рис. 9.7 скорости реакции в каждом аппарате каскада в первом реакторе Гр = [c.262]

Из уравнений (3.38) и (3.28) с учетом стехиометрии можно выразить приповерхностные концентрации реагирующих веществ через температуру поверхности и температуру ядра потока Тт- [c.61]

Когда концентрации реагирующих веществ в реакторе одинаковы во всем объеме, материальный баланс, представленный уравнением (IV, ), может относиться к аппарату в целом. Если концентрации реагирующих веществ неодинаковы в различных точках реакционного объема, то уравнение материального баланса составляют для элементарного объема и затем интегрируют, исходя из условий распределения потоков и концентраций в объеме реактора. [c.104]

Наконец, если в системе при протекании реакции существенно изменяется давление, то это также необходимо учитывать, поскольку изменение давления приводит к изменению концентрации реагирующих веществ в потоке. Обычно фактор падения давления относится к эффектам второго порядка.малости. [c.105]

Для химических процессов, протекающих в диффузионной области, скорость диффузии реагентов к зоне реакций является лимитирующей и зависит от скорости движения потоков и их физических свойств. Чтобы рассчитать такие процессы, следует пользоваться зависимостями, характеризующими диффузию, так как кинетика реакции в целом обусловливается скоростью диффузии. В диффузионной области скорость процесса сравнительно мало зависит от температуры и практически не зависит от конкретных особенностей химического механизма реакции. Скорости отдельных реакций отличаются лишь постольку, поскольку коэффициенты диффузии реагирующих веществ различны. Все реакции в диффузионной области имеют первый порядок по концентрации реагирующего вещества при постоянном общем давлении. Условия для возникновения диффузион-ной области создаются при высоких температурах, высоких давлениях и малых скоростях газового потока. [c.79]

Сравнение модели последовательных проточных реакторов идеального смешения с диффузионной моделью. Поскольку базой диффузионной модели служит совокупность часто повторяющихся вероятностных процессов, мы вправе ожидать, что при очень большом числе / обе модели будут идентичны. Эта гипотеза подтверждается на практике. Однако, если элементарный процесс, лежащий в основе диффузионной модели можно себе представить, то отличный от него элементарный процесс, который является основой модели последовательно соединенных реакторов, реально представить трудно. Действительно, не может же жидкость перепрыгивать с мгновенным изменением концентраций реагирующих веществ из одного элементарного аппарата в другой. В связи с этим формы С-кривых для указанных моделей должны все больше и больше различаться между собой по мере отклонения реального потока от потока идеального вытеснения. Так это фактически и происходит. [c.278]

Проточный метод является интегральным и непрерывным и позволяет осуществлять процесс как угодно долго при заданных концентрациях, температурах, давлениях, линейных и объемных скоростях газового потока на входе в реактор. Естественно, что концентрации реагирующих веществ и другие параметры изменяются по длине (высоте) реактора в результате химического превращения. Аппаратурное оформление таких установок проще, а чувствительность ниже, чем статических. [c.284]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

За исключением некоторых реакций, проводимых при малых концентрациях реагирующих веществ (очистка метана от серы), большей частью реакции протекают со значительным тепловым эффектом. Для поддержания необходимого температурного режима Б реакторе необходим отвод теплоты. Этого достигают подачей холодного газа или распыленной воды в поток реагента между слоями катализатора или применением теплообменных устройств. Часто встроенные поверхностные теплообменники располагают в корпусе реактора между слоями катализатора. При большом тепловом эффекте (в крупных реакторах) более удобны выносные теплообменники, В этом случае реактор разделен на секции ложными днищами и снабжен штуцерами для соединения с теплообменниками. [c.286]

В дифференциальном реакторе концентрация реагирующего вещества, находящегося в контакте со всеми частями слоя катализатора,. будет идеально одинаковой и, следовательно, скорость реакции будет одинаковой во всех точках конвертора. Вот почему дифференциальный реактор удобнее для- получения кинетических данных скорость реакции может быть вычислена в нем непосредственно по скорости потока, начальным и конечным концентрациям реагирующего вещества. В случае интегрального реактора часто требуется интегрирование, которое иногда невозможно осуществить алгебраически. [c.55]

В первом способе количество перескоков данной частицы I в направлении уменьшения ее концентрации оказывается больше, чем количество перескоков этой частицы в обратном направлении. В результате этого возникает поток диффузии. Поскольку неравновесный процесс в электрохимической системе (см. рис. 1), например электролиз в растворе, сопровождается изменением концентрации реагирующих веществ вблизи поверхности электродов по сравнению с концентрацией этих веществ в объеме раствора, то закономерности диффузии ионов имеют непосредственное отношение к электрохимии. [c.53]

При вращении электрода жидкость, соприкасающаяся с центром диска, отбрасывается к его краям, а снизу к центру электрода подходят новые потоки раствора. Согласно гидродинамической теории в этих условиях при ламинарном режиме размешивания вблизи вращающегося дискового электрода образуется граничный слой постоянной толщины брр, в котором происходит монотонное изменение скорости движения жидкости относительно поверхности электрода. Чем ближе к поверхности электрода, тем меньше скорость потока жидкости относительно диска и тем большую роль в подводе реагирующих веществ и в отводе продуктов реакции играет диффузия. Таким образом, распределение концентрации реагирующих веществ у поверхности вращающегося дискового электрода обусловлено диффузией в движущейся жидкости. Функция С (х), получающаяся в результате решения соответствующего дифференциального уравнения, не может быть представлена в аналитическом виде и обычно записывается в форме быстро сходящегося ряда. Если продифференцировать эту функцию, а затем частное значение производной дс дх) подставить в уравнение (УИ1.2), то получается формула [c.177]

Рассмотрим особенности процессов внешней массопередачи. В подобном процессе поток газов (или смеси газов) омывает зернистый материал. Газ реагирует с этим материалом или поглощается. Пусть скорость газового потока будет а, концентрация реагирующего вещества в газе С и концентрация на границе зерен С . Скорость процесса, измеряемая количеством прореагировавшего (или поглощенного) вещества в единице объема слоя а в единицу времени йа й1, определяется уравнением [c.365]

Если Сх — концентрация реагирующего вещества в центре потока, дифференциальное уравнение сохранения массы внутри элемента может быть записано (следуя обозначениям на рис. 21) в таком виде дС. , , дС [c.109]

Одни и те же реакции в зависимости от условий их проведения могут протекать в различных областях. Большое влияние здесь оказывают концентрации реагирующих, веществ, скорости потоков, пористость катализатора, температура, давление и другие факторы. [c.206]

Вращающийся дисковый электрод широко используют при изучении кинетики электрохимических реакций, для исследования процессов электроосаждения и коррозии металлов, в аналитических целях. Так как все участки поверхности вращающегося диска одинаково доступны для диффузионных процессов, такое устройство выгодно отличается от других гидродинамических систем с принудительной конвекцией. Кроме того, существенно упрощается рассмотрение процессов массопереноса к поверхности испытуемого электрода. При быстром вращении дискового электрода вокруг оси жидкость, соприкасающаяся с центральными частями диска, отбрасывается центробежной силой к его краям. Вследствие этого около центра диска создается разрежение, и струя жидкости направляется из объема раствора к центру диска. Таким образом, точкой набегания струи жидкости становится центр диска. По мере удаления от центра диска возрастает линейная скорость движения жидкости. В соответствии с гидродинамикой при ламинарном режиме перемешивания у поверхности вращающегося диска образуется граничный слой постоянной толщины бгр с монотонным изменением скорости движения жидкости. Чем ближе к поверхности диска, тем меньше скорость потока и тем большее значение приобретает диффузия в подводе либо отводе продуктов реакции. В конечном итоге распределение концентрации реагирующих веществ у поверхности вращающегося диска обусловлено диффузией в потоке жидкости. Эта особенность становится понятной, если иметь в виду, что в случае непо- [c.74]

Дело в том, что обычно постановке вопроса о масштабировании и автоматизации того или иного химического процесса всегда предшествует выполнение экспериментальных работ, на основании которых выявляют и рекомендуют технологический режим. Другими словами, выбирают давление, температуру, исходные концентрации реагирующих веществ и степень их превращения устанавливают, необходимо ли проводить процесс с применением катализатора или без него и наконец в каком аппарате (с перемешиванием в реакционном объеме или без перемешивания в направлении потока). Выбранный режим обусловлен регламентом, которым оговариваются допустимые отклонения параметров от заданного режима. Таким образом, как-бы заранее задается ограниченная (локальная) область, в которой должен протекать процесс. В рассматриваемом случае совершенно не обязательно знать кинетику для широкого диапазона изменения параметров, что в значительной степени облегчает получение необходимых кинетических данных для составления математического описания процессов. [c.21]

Автоматическое регулирование температуры в реакционной зоне при протекании процесса в режимах с отрицательным самовыравниванием и перемешиванием в объеме можно осуществлять так же, как и для процессов в режимах с самовыравниванием, т. е. изменением температуры и общего потока исходных компонентов, концентрации реагирующих веществ, температуры или количества теплоносителя, величины поверхности теплообмена и др. В каждом случае ту или иную систему выбирают на основании совместного решения уравнений математической модели и уравнения выбираемого регулятора. [c.193]

Скорость химической реакции зависит от природы молекул реагентов и внешних условий температуры, давления, среды (гидродинамика потоков, состояние поверхности раздела фаз, присутствие посторонних примесей и т. п.). При заданных внешних условиях (температура, давление, среда, в которой протекает процесс) скорость реакции является функцией концентраций реагирующих веществ [c.64]

Дифференциальные реакторы. Дифференциальные реакторы работают с очень низкими степенями превращения реагирующих веществ при прохождении их через слой катализатора. Поэтому предполагается, что состав реагирующего вещества в слое катализатора будет средней величиной концентраций реагирующих веществ, входящих в реактор и покидающих его. Из-за высоких скоростей потока диффузионный и тепловой перенос также достаточно велики, что приводит к отсутствию концентрационных и температурных градиентов в пограничном слое, окружающем гранулы катализатора. [c.102]

Наибольшее применение пленочная теория нашла в случае, когда химическая реакция протекает в диффузионной области, т. е. для процессов с быстропротекаюшими реакциями. В этом случае зона реакции мала и приближенно может бьггь заменена фронтом. Фронт разделяет поток на две области. В одной иэ них находится экстрагент, а в другой -хемосорбент. Поскольку реакция протекает мгновенно, то на фронте реакции концентрации реагирующих веществ равны нулю. Скорость процесса переноса в данном случае лимитируется скоростью подвода вещества за счет диффузии. [c.265]

На скорость химических реакций могут влиять такие факторы, как гидродинамика потока, состояние поверхности раздела фаз, присутствие посторонних примесей, а также факторы, определяющие равновесие реакций температура, давление и относительные концентрации реагирующих веществ. Вследствие сложности рассматриваемой проблемы до сих пор еще не только не создана соответствующая теория, но даже не найдено какое-либо корреляцион ное соотношение данных, позволяющее теоретически предсказывать хотя бы порядок величин скорости промышленных реакций. В каждом новом случае приходится поэтому прибегать непосредственно к опыту, зачастую во всем интервале рабочих условий (правда, иногда возможна теоретическая экстраполяция опытных данных). [c.13]

Решение уравнения (111.13) позволяет представить поток вещества на активную поверхность в виде (111.12) с эффективной толщиной диффузионного слоя б, зависящей от скорости и физических свойств вещества. Кроме того, величина б оказывается зависящей и от скорости гетерогенной реакции [12]. Это связано с тем, что при конечной скорости" реакции концентрация реагирующего вещества изменяется вдоль неравнодостунной. активной поверхности, что, в свою очередь, влияет на условия массопереноса. Только в том случае, когда гетерогенная реакция протекает практически мгновенно, приповерхностная концентрация будет повсюду равна нулю, если реакция необратима, или некоторой равновесной концентрации в случае обратимой реакции при этом величина б является вполне определенной и не зависит от кинетики процесса. [c.104]

Общие правила для максимизации выхода продуктов гомогенных реакций одинаково хорошо применимы и к реакциям с твердым катализатором. Указанные правила, приведенные в главе VII, обусловлены режимом движения потока в реакторе. 1Три оптимизации процесса с параллельными реакциями в зависимости от их порядка необходимо поддерживать высокую или низкую концентрацию реагирующего вещества внутри аппарата, а в случае последовательных реакций нужно избегать смешения реакционных смесей разного состава. [c.435]

Потребитель промышленного катализатора интересуется, главным образом, исходной производительностью. Но он также желает иметь информацию о стабильности, т. е. о том, насколько хорошо производительность сохраняется во времени. Это значит, что большинство соответствующих методов испытания катализаторов должно быть непрерывным и проводиться при постоянном давлений, а не перйо-дическим при постоянных объемах. Изменение производительности катализатора во времени можно легко заметить при непрерывном испытании, поскольку изменение степени превращения отражается на концентрациях реагирующих веществ и продуктов реакций в потоке газа на выходе. [c.55]

Ко второй группе относятся процессы дробления капель и пуз1 .1рьков. Размеры капель и пузырьков малы по сравнению с размерами аппарата, поэтому конечный результат перемешивания — диаметр образующихся капель и пузырьков или их поверхность — мало зависит от макрохарактеристик потока. Он определяется, главным образом, интенсивностью микромасштабной турбулентности или величиной сдвиговых усилий в малых элементах объема, сопоставимых по размерам с частицами дисперсной фазы. К данной группе следует также отнести случаи, когда выравнивание концентраций реагирующих веществ на макроуровне недостаточно для нормального протекания химических реакций и существенную роль играет скорость подвода или отвода веществ на микроуровне, вплоть до расЬтОЯНИЙ, на которых проявляются силы межмолекулярного взаимодействия. Хотя скорость переноса в элементах объема столь малых масштабов (явлений микросмешения ) определяется в первую очередь физико-химическими свойствами среды и [c.51]

Существование лиминарного течения возможно только при малых Ке. При Не > Кекр устойчивость течения нарушается, и движение отдельных малых объемов газа становится неупорядоченным, пульсирующим. Мгновенное значение вектора скорости в той или иной точке потока отличается от значения, осредненного по времени. Точно так же отличаются мгновенные и средние значения давления, плотности, концентрации реагирующих веществ и т. д. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания и свежей смеси и реагирование последней вследствие повышения ее температуры. В этих условиях закономерности ламинарного распространения реакции теряют свою силу. Решающими факторами становятся турбулентные пульсации и связанная с ними интенсивность перемешивания продуктов сгорания со свежей смесью. Если в теории ламинарного горения основные трудности вызваны отсутствием точных кинетических параметров, которые должны быть подставлены в систему уравнений, то в теории турбулентного горения необходимая система уравнений даже и не составлена. В настоящее время не только отсутствует возможность создания замкнутого расчета, но нет и единого понимания механизма процесса. [c.134]

Зная распределение тех ионов, которые не разряжаются, можно определить распределение потенциала в диффузионном слое. Дифференцируя выражение для распределения концентраций и потенциала, рассчитывают потоки диффузии и миграции. Сумма этих потоков у поверхности электрода и определяет i, так как поток конвекции у поверхности равен нулю /к =0. С другой стороны, зная поверхностные концентрации реагирующих веществ, рассчитывают поляризацию электрода и устанавливают связь между i и АЕ. Таков общий подход к проблемам диффузионной кинетики. Из уравнения (30.18) можно исключить член, описывающий миграцию. Покажем это на примере бинарного электролита, когда условие электронейтральности принимает вид Zi i=Zi 2 или [c.152]

Зная распределение тех ионов, которые не разряжаются, можно определить распределение потенциала в диффузионном слое. Диффе-. ренцируя выражение для распределения концентраций и потенциала, рассчитывают потоки диффузии и миграции. Сумма этих потоков у поверхности электрода и определяет i, так как поток конвекции у поверхности равен нулю = 0. С другой стороны, зная поверхностные концентрации реагирующих веществ, находят поляризацию электрода [c.161]

Пусть теперь в каскаде реакторов Ьследствие промежуточной между ними подпитки по ходу процесса изменяются материальный поток и, следовательно, концентрации реагирующих веществ. Тогда в качестве математической модели процесса, протекающего, например, с параллельным образованием двух продуктов, можно использовать систему уравнений вида (IV, 137) и (IV,138), которые характеризовали бы процесс в каждом реакторе каскада. [c.159]

По скорости подачи реагирующих веществ. В случае проведения реакции в динамических условиях (в потоке) при постоянном давлении и неизменности начальных концентраций реагирующих веществ у входа в реакцнониую зону анергия активации онреде ляется по скоростям подачи реагирующих веществ г/ , соответствующим одинаковой степени превращения а при различных температурах (рис. 4, 5). [c.849]

Полный анализ рассматриваемой проблемы вряд ли возможен в настоящее время. Поэтому далее рассмотрен ряд конкретных примеров, иллюстрирующих указанные выше общие соображения. Ниже будут рассмотрены решения уравнений переноса тепла и вещества в различных областях пламени. Будет показано, что в целом ряде случаев можно найти либо асимптотически точные решения, связывающие концентрации реагирующих веществ с локальными неосредненными характеристиками турбулентности, либо свести решение задачи к интегрированию уравнения диффузии без источников с граничным условием, зависящим от локальных характеристик турбулентности и скорости химических реакций. Так как распределения вероятностей величин е и N зависят от числа Рейнольдса (см. главу 4), то один из важных вопросов состоит в том, чтобы выяснить, как влияют процессы молекулярного переноса на условия протекания химических реакций в развитом турбулентном потоке. [c.186]

Импульсные микрореакторы. В импульсных микрореакторах существует непрерывный поток газа-носителя через катализатор. Время от времени в поток газа-носителя вводят порцию реагирующих веществ (импульс), которая затем проходит в газовый хроматограф для анализа. Степень превращения реагирующих веществ (импульса) может быть незначительной или большой, но в обоих случаях концентрация реагирующего вещества на слое катализатора плохо определяется из-за смешения с газом-носителем, и введенные реагирующие вещества распределяются в потоке. При специальных условиях, например для реакции первого порядка, константы скорости реакции могут быть получены на основе импульсной методики [18]. В большинстве других случаев адекватная теоретическая обработка затруднена. Таким образом, хотя импульсные мик-рореакторы не подходят для определения кинетических параметров, они могут иметь некоторые достоинства при оценке качества катализаторов, поскольку дают возможность быстрого и гибкого проведения анализа. [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология