химический каталог




Математические методы в химической технике

Автор Л.М.Батунер М.Е.Позин

еществ, можно выразить температуру реакции в виде функции NA и, следовательно, получить К как функцию NA.

18*

При этих условиях аналитические приемы решения уравнения (29) «ложны и поэтому удобнее, написав уравнение (29) в виде

1Л = - I

применить метод графического интегрирования.

Для частного случая, когда реакция протекает при постоянном объеме V

уравнение (29)-VdC.

(30)

принимает вид:

dC,

— = -КСАСВСЬ

Уравнение (30) определяет закон скорости реакции, приводимый обычно в учебниках физической химии. Как видно, оно не применимо к практически важному случаю реакции при постоянном давлении, если только при этом не происходит изменение общего числа молей, которое приводит к постоянному объему, или если изменением объема за время ДЛ можно пренебречь.

Определив из уравнения (28) стехиометрические соотношения между реагентами и продуктами реакции, можно легко преобразовать уравнение (29) применительно к любому виду взаимодейству-.ющих молекул. Так, например, мы можем проследить образование вещества D путем подстановки в уравнение (29) выраженияdNA = TdND

(31)

после чего уравнение (29) приводится к виду:

V / ! \

DNN DI

При использовании уравнений типа (29) и (31) могут возникнуть некоторые трудности. Прежде всего, общая реакция, представляемая уравнением (29), может быть обратимой, причем вещество А расходуется при прямой реакции и образуется при обратной реакции. Для того чтобы проследить за количественными изменениями любого вещества во времени, уравнение (29) должно быть записано как для прямой, так и для обратной реакции.

Дополнительные осложнения могут появиться еще в том случае, когда стехиометрическая формула не соответствует механизму реакции. Так, например, во время реакции могут быть получены промежуточные соединения, которые впоследствии распадаются с образованием конечных продуктов.

184

В этом случае уравнение скорости составляется для контролирующей реакции, а входящие в него величины определяются из общего стехиометрического уравнения.

Наконец, возможны превращения как реагентов, так и промежуточных продуктов, в силу побочных реакций в дополнение к основной реакции. Если количества вещества, вступающего во взаимодействие по этим побочным реакциям, значительны, то составление уравнения для скорости превращения любого из реагентов производится на основе данных опыта.

§ 11. СИСТЕМА ОБРАТИМЫХ РЕАКЦИЙ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

Рассмотрим обе обратимые реакции, протекающие по схеме

A В (а)

ВС (8)

Пусть в начале реакции имеется 1 моль исходного вещества; обозначим через х, у, z число молей, соответственно, А, В и С, присутствующих ко времени т.

Пусть А;, и к2 — константы скорости, соответственно, прямой и обратной реакций (а), « i, i i, - константы скорости прямой и обратной реакций (б).

dx

Согласно уравнению (30) скорость превращения А

(32)

(33)

и скорость превращения В:

= - (*s + Ы И + H* + М

АХ

В соответствии с указанным выше условием имеем: x + y + z=l

Дифференцируя уравнение (32) по т, получим:

rf2x dx dy

(34)

Подставим вместо dy- его выражение из формулы (33): от

(35)

Заменим z его значением (1 — х — у) и подставим у из уравнения (32); после соответствующей перегруппировки получим

4Ц- + (*1 + *2 + K, + HI) 2L.+ (KIK, + K2KT + КМ Х- KTKT = 0

т. е. линейное уравнение с постоянными коэффициентами, решение которого будет дано в гл. V.

185

§ 12. РЕАКЦИЯ ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПОД ПОСТОЯННЫМ ДАВЛЕНИЕМ

При применении уравнения (29) ft реакции, протекающей изотермически в условиях непрерывного процесса с постоянным давлением и изменяющимся объемом, возникает дополнительное осложнение вследствие того, что время контакта представляет собой функцию скорости движения газа и длины реакционной трубки.

Для этих условий типичен следующий пример.

Для необратимой реакции второго порядка разложения ацеталь-дегида

2СН3СНО —? 2СН4 + 2СО (36)

найдено значение константы скорости при 518° С: К = 0,331 л/моль - сек

Реакция осуществляется при давлении 1 am путем испарения альдегида в сосуде, с последующей подачей паров в один конец реакционной трубки, изготовленной из кварца, и удалением продуктов реакции из другого конца.

Содержимое реакционной трубки поддерживается при 518° С. Требуется установить зависимость степени завершенности реакции от длины реакционной зоны трубки.

Обозначим через NA, ЧИСЛО молей альдегида, поступающего непрерывно в реакционную трубку за один час, а через т — время прохождения паров альдегида через реакционную трубку. Пусть из общего числа молей NA, исходного альдегида некоторая часть, равная NA МОЛЬ, остается неразложенной по истечении какого-либо промежутка времени с момента начала разложения.

Применение уравнений (29) и (3G) дает:

Следовательно

dVr, = S dx

' s

" dx

Примем, что скорость паров в любом сечении трубки является постоянной; линейная скорость V массы газа, проходящего путь dx за промежуток времени dx, будет равна лт dV-o

' Sd

страница 50
< 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
учеба по дезинфекции
акустическая система для кинотеатра в потолок
grundfos sq 1-95
размер сетки для стяжки пола

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
(19.01.2017)