химический каталог




Математические методы в химической технике

Автор Л.М.Батунер М.Е.Позин

тель на к\ и приняв обозначения

(104)

получим из уравнения (103):

dy _ fa — х

dx ах

Это уравнение является линейным относительно у, и интегрирование его будет дапо в гл. V.

Значения а и р могут быть найдены методом подбора, и, следовательно, отношения ~ и 4- становятся известными.

к\ кх

Можно было бы предположить, что реакция (А) — второго по рядка, но это привело бы к такому дифференциальному уравнению, которое не согласуется с экспериментальными данными. Следует отметить, что эта реакция протекает на поверхности угля и отличается от гомогенных газовых реакций.

126

Это уравнение надо проинтегрировать при начальных условиях:

х=0 при т = 0 Решением уравнения (94) является функция

х—а (1—e-ftt)

Бели тк—конечный момент времени, а гк — значение концентрации для этого момента, то

xK = a(l — e'k'«) (107)

Очевидно, что количество выделившегося или поглотившегося тепла Q прямо пропорционально степени превращения А в вещество X и, следовательно

<2 = ф1к=(ра(1-<Г*,1<) (108)

где ф — коэффициент пропорциональности.

Для любого момента времени т предыдущее равенство может быть переписано так:

Разделив (109) на (108) и перенеся Q вправо, получим формулу, выражающую закон тепловыделения и теплопоглощения в реакционном аппарате:

Qx = Q (110)

127

Поскольку количество теплоносителя или охлаждающего агента прямо пропорционально величине Q, то расход их должен меняться во времени в соответствии с равенством:

Общий расход охлаждающей воды:

... Q 10000

С ((к — 'в) 1(20 — 12)

= 1250 кг

w, = w

(111)

1 — е-*'

~, -**к 1-е *

где W—расход теплоносителя или охлаждающего агента на весь процесс;

Wr—количество теплоносителя или охлаждающего агента, расходуемого sa время т. Для аппаратов непрерывного действия будем иметь:

\ e-ki

1 — е к

где 1К — конечная длина или высота аппаратов, равная произведению скорости и времени.

Пример. Некоторый химический процесс, проводимый в аппарате периодического действия, протекает согласно уравнению мономолекулярной реакции. Начальная концентрация исходного продукта равна единице, степень превращения 0,96, константа скорости реакции к = 0,000895 сек'1, а общее количество выделяющегося тепла (при 96%-ном превращении) составляет 10 000 ккал.

Вычислить данные для построения графика тепловыделения и графика расхода охлаждающей воды, если известно, что процесс проводится при постоянной температуре.

1

1

2,303 lg

< 3600 сек

1-0,96

Продолжительность процесса, протекающего по уравнению мономолекулярной реакции, может быть найдена по формуле, приведенной на стр. 81:

tk=-L 2,303 lg0,000895

1—0,582 1-0,04

1 —0,342

? - 4350 ккал = 6850 ккал

Из (110) находим значение (?т для отрезков времени, соответствующих 10, 20, 30, 40 и 50 мин с момента начала реакции:

= 10000

= 10 000

1—0,04

1 — 0,2 1 — 0,04

1 — 0,116

I >—

1 — 0,04

1—0,068 1—0,04

= 8330 ккал = 9200 ккал = 9700 ккал

I 2 Tie-0,000895'1500

1 2 7I3-O.<Ю08В5 3800

1 2 71g-0.0СЮ89В 1200

1 2 718-0,000895 3300

1 2 71Q-0,O008S5 ItfOO

1 2 7 jg-0,000885 3800

1 2 7 1 8—0,000885 2400

1 2 718-0,000883 3600

1 2 718-1,000885 3000

1 2 718-0 000885 заоо

128

где (к = 20° С— конечная температура воды; t„ = 12° С — начальная температура воды.

= 544 кг0,04 ?0,342

Расход охлаждающей воды в каждый данный момент времени определяется по формуле (111), соответственно чему можно найти аначение WT для 10, 20, 30, 40 и 50 мин с момента начала реакции:

11—0,582

= 857 кг

1 — 0,04 1—0,2

10 = 1250

=1040 кг

1 —0,04

= 1250

1—0,116 1 — 0.04

= 1150 кг

W30= 12500,068

1-0,04

= 1250

«1214 кг

На основании полученных данных можно построить графики тепловыделения и расхода охлаждающей воды (рис. Ш-5).

§ 12. ТЕРМОКИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РЕАКЦИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Для реакции второго порядка количество получающегося в любой момент времени продукта в соответствии с формулой (25) на стр. 88 будет:

_ аЪ (ео*-_еь*-)

ae°k-- — Ъеьк~

'Где а и 6—количества или концентрации исходных веществ. Это вначение х и подставляется в уравнения (108) и (109):

аг,(е**У-ек)

ае к — be к

129

ab (е0*"— е6*')

в Запав 170»

Исключая из этих соотношений ф, получим!

Для аппарата непрерывного действия получим: g (.°*'-«>*')(м°ы«-бсьы«)

(ИЗ)

(Н4)

Пример. Рассмотрим кинетические и тепловые соотношения реакции омыления уксусноэтилового эфира щелочью:

CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH

Ниже приведены опытные данные (табл. Ш-5).

Тепловой эффект реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и исходных веществ:

Яр — 9CH,COONA + «С.Н.ОН ~ 'CHICOOCH. ~ ?NAOH

где

Поскольну эта реакция второго порядка, используем для определения константы скорости реакции формулу (26):

2,303 , (а-х)Ь т(я — b) g (Ь — х) а

700

2,303

lg 0,67

Ь — х

где а = 15 — начальное количество щелочи, мл; 6= 10—начальн

страница 35
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215

Скачать книгу "Математические методы в химической технике" ()


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
обучения по профессии слесаря по вентиляции
кровать из массива дерева 90х200 с подъемным механизмом
desigo pxc 12d
чем разрезать тканую стальную сетку

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.01.2017)