Моделирование химико-технологических процессов в производстве неорганических веществ учебное пособие
Интегральный метод анализа опытных данных
жүктеу/скачать 4.76 Mb. Pdf көрінісі
|
| 6.3.1. Интегральный метод анализа опытных данных
Интегральный метод используется для проверки соответствия уравнения кинетики химических реакций, принятого согласно гипотетическому механизму, путем интегрирования этого уравнения и сравнения расчетных и экспериментальных кинетических кривых. Для получения экспериментальной кинетической кривой гетерогенную химическую реакцию исследуют чаще всего на лабораторном аппарате непрерывного действия идеального вытеснения. Принципиальная схема аппарата приведена на рис. 6.4. Рис. 6.4. Принципиальная схема установки для изучения кинетики интегральным методом Скорость изменения концентрации вещества С по длине аппарата описывается уравнением: (6.62) где v – линейная скорость потока. При постоянной скорости потока можно ввести равномерно изменяющуюся переменную , называемую временем контакта. Уравнение (6.62) теперь преобразуется к виду: (6.63) 105 На вход реактора идеального вытеснения непрерывно поступают вещества с начальной концентрацией ; текущие концентрации или измеряются в нескольких точках по длине реактора или через интервалы времени контакта . Температура реакционной смеси поддерживается постоянной с помощью термостата. Результаты эксперимента представляются графически (рис. 6.5) или в виде таблицы. Рис. 6.5. Зависимость концентрации от времени Если концентрацию C j (li) можно измерить только после реактора, то проводят ряд опытов с различными линейными скоростями v i , что в определенных условиях эквивалентно изменению длины l m . Данные эксперимента обрабатываются в следующей последовательности. 1. Записывается уравнение скорости реакции в соответствии с ее предполагаемым механизмом. При постоянном объеме системы эта запись имеет вид: (6.64) где — скорость реакции по исходному компоненту А; — константа скорости реакции; — концентрация исходного компонента А. Принимая, что не зависит от концентрации, запишем: (6.65) 106 2. Переписываем уравнение (6.65) в виде: (6.66) Теперь функция зависит только от концентрации и может быть выражена через концентрацию . Поэтому уравнение (6.66) можно проинтегрировать: (6.67) 3. По экспериментально найденным значениям концентрации определяем численное значение для различных моментов времени (рис. 6.6). Рис. 6.6. Графическое интегрирование 4. Найденное значение интеграла наносим на график, построенный в координатах (рис. 6.7). Если на графике получается прямая линия, то принятый механизм согласуется с опытом. Иногда необходимо принять другой механизм и вновь произвести расчеты и построение графика. 5. При отсутствии такого соответствия в качестве исходной предпосылки должны быть рассмотрены другие механизмы реакции и начальное кинетическое уравнение. Критерием правильности выбранного кинетического уравнения является группирование опытных точек у прямой, построенной в координатах . 107 Рис. 6.7. Графическое определение кинетических констант логарифмированием уравнения кинетики жүктеу/скачать 4.76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|