Адиабатический процесс в реакционном объеме. (Тема 6.3)

Июль 31, 2022

Главная
Физика
Адиабатический процесс в реакционном объеме. (Тема 6.3)

Содержание

2. Адиабатический процесс в реакционном объеме Режимы идеального вытеснения и периодический идеального смешения Режим проточный идеального смешения
3. Теплообмен с окружающей средой отсутствует Показатели процесса определяются свойствами среды Адиабатический процесс в реакционном объеме
4. Математическая модель РИВ и РИС-п при τ = 0, С = С0, Т = Т0 Уравнение
5. Уравнение теплового баланса (для простой реакции W(C, T) = –r(C, T) и замены С на х)
6. Уравнение теплового баланса (В=0, т.к теплообмен с окружающей средой отсутствует) при τ = 0, х =
7. Уравнение материального баланса для сложной реакции Уравнение теплового баланса для сложной реакции РИВ и РИС-п Адиабатический
8. Зависимость разогрева системы от степени превращения Зависимость Т (х) линейная и не зависит от вида кинетического
9. Зависимость Т (х) - характеристическое уравнение адиабаты ΔТад – температурный коэффициент адиабаты С увеличением конверсии при
10. Зависимость Т(х) для адиабатического процесса 1 – экзотермическая реакция; 2 – эндотермическая реакция; 3 – экзотермическая
11. РИВ и РИС-п Величина наклона определяется свойствами системы Чем больше тепловой эффект реакции qp и выше
12. Профили степени превращения (а) и температуры (б) в адиабатическом процессе в РИВ (необратимая реакция) 1 –
13. Для обратимой реакции общий характер зависимостей х(τ) и Т(τ) сохраняется, но процесс будет протекать только до
14. Если изотермический процесс будет осуществляться при начальной температуре адиабатического Т0, то адиабатический процесс окажется более интенсивным
15. Если температура изотермического процесса будет Т > Т0, то вначале, до достижения в адиабатическом процессе температуры
16. Математическая модель РИС-н при τ = 0, С = С0, Т = Т0 Уравнение материального баланса
17. Модель адиабатического процесса (при В = 0) Уравнение разогрева системы РИС-н
18. Уравнение разогрева в РИС-н совпадает с аналогичным уравнением для РИВ и РИС-н. Во всех режимах при
19. Зависимость x(τ), Т(τ) и Т(х) Получены для различных значений Vp при V0 = const или при
20. Для реакции первого порядка Получаем уравнение, увязывающее устанавливающийся в процессе температурный режим Т с продолжительностью протекания
21. Стационарные температурные режимы (1-3) в РИС-н РИС-н
22. При низких значениях Т0 будет реализоваться низкотемпературный процесс, при высоких — высокотемпературный. Предельные значения Т0 определяются
23. Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н Зависимость x(τ) и Т(τ) в экзотермическом адиабатическом процессе при РИВ (1)
24. Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н В РИС-н процесс протекает при постоянных конечных условиях (температура и концентрация),
25. Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н Экзотермический процесс: при одинаковом значении τ1 (Vp = const) в РИС-н
26. Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н Эндотермический процесс: Средняя температура в РИВ выше, чем при РИС-н, поэтому
27. В адиабатических процессах температурный режим устанавливается самопроизвольно, как следствие протекания реакции без внешнего регулирования. Для практического
28. Стационарный режим считается устойчивым, если после устранения источника внесенного возмущения самопроизвольно восстанавливается первоначальное стационарное состояние процесса.
29. Расположение зависимостей Qр(Т) и QТ(Т) в стационарном режиме Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе Стационарный
30. Вариант I Если по каким-либо причинам температура процесса Т1 увеличится до Т'1 , то увеличится также
31. Вариант II Повышение температуры процесса от Т2 до Т‘2 приведет к более сильному возрастанию тепловыделения Qp,
32. Условие устойчивости (вариант I) характерно для низкотемпературных и высокотемпературных режимов (линии 1 и 3), тогда как
33. Стационарные режимы экзотермического адиабатического РИС-н при повышении (а) и понижении (б) температуры газового потока T0 Критические
34. Зависимость температуры адиабатического гетерогенного процесса в РИС-н TП от температуры входящего потока T0 TПН – Температура
36. Скачать презентацию

Слайд 2

Адиабатический процесс в реакционном объеме
Режимы идеального вытеснения и периодический идеального

смешения
Режим проточный идеального смешения (РИС-н)
Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Тема 6.3

Слайд 3

Теплообмен с окружающей средой отсутствует
Показатели процесса определяются свойствами среды
Адиабатический процесс в

реакционном объеме

Слайд 4

Математическая модель РИВ и РИС-п
при τ = 0, С = С0,

Т = Т0
Уравнение материального баланса (для
простой реакции W(C, T) = –r(C, T) и замены
С на х)

РИВ и РИС-п

Слайд 5

Уравнение теплового баланса (для простой реакции W(C, T) = –r(C, T)

и замены С на х)
или при τ = 0, х = 0, Т = Т0

РИВ и РИС-п

Слайд 6

Уравнение теплового баланса (В=0, т.к теплообмен с окружающей средой отсутствует)
при τ

= 0, х = 0, Т = Т0

РИВ и РИС-п Адиабатический процесс

Слайд 7

Уравнение материального баланса для сложной реакции
Уравнение теплового баланса для сложной реакции
РИВ

и РИС-п Адиабатический процесс

Слайд 8

Зависимость разогрева системы от степени превращения
Зависимость Т (х) линейная и не

зависит от вида кинетического уравнения скорости

РИВ и РИС-п

Слайд 9

Зависимость Т (х) - характеристическое уравнение адиабаты
ΔТад – температурный коэффициент адиабаты
С

увеличением конверсии при экзотермической реакции (qp > 0) система будет разогреваться, при эндотермической (qp < 0) — охлаждаться.

РИВ и РИС-п

Слайд 10

Зависимость Т(х) для адиабатического процесса
1 – экзотермическая реакция;
2 –

эндотермическая реакция;
3 – экзотермическая реакция для Тад(3) > Тад(1)
tg α = 1/ΔTад

РИВ и РИС-п

Слайд 11

РИВ и РИС-п
Величина наклона определяется свойствами системы
Чем больше тепловой эффект
реакции qp

и выше концентра-
ция реагирующего вещества С0,
тем круче наклон и реакционная
смесь будет разогреваться или охлаждаться
сильнее.
Большая теплоемкость реакционной смеси ср делает наклон зависимости Т(х) более пологим и уменьшает изменение температуры.

Слайд 12

Профили степени
превращения (а) и
температуры (б) в
адиабатическом
процессе

в РИВ
(необратимая реакция)
1 – экзотермический процесс;
2 – эндотермический процесс

РИВ и РИС-п

Слайд 13

Для обратимой реакции общий характер зависимостей х(τ) и Т(τ) сохраняется,

но процесс будет протекать только до равновесия. Максимальный разогрев в этом случае составит

РИВ и РИС-п

Слайд 14

Если изотермический процесс будет осуществляться при начальной температуре адиабатического Т0, то

адиабатический процесс окажется более интенсивным в случае экзотермического процесса (Т реакции повышается) и менее интенсивным в случае эндотермического (Т реакции понижается).

РИВ и РИС-п Сопоставление адиабатического и изотермического процесса

Слайд 15

Если температура изотермического процесса будет Т > Т0, то вначале, до

достижения в адиабатическом процессе температуры Т, процесс в изотермическом режиме будет протекать более интенсивно, после достижения Т адиабатический процесс станет более интенсивным. В случае эндотермического процесса повышение Т0 приводит к усилению преимущества изотермического процесса.

РИВ и РИС-п Сопоставление адиабатического и изотермического процесса

Слайд 16

Математическая модель РИС-н
при τ = 0, С = С0, Т =

Т0
Уравнение материального баланса (для простой реакции, замены С на х и введение ΔТад и В), при τ = 0, х = 0, Т = Т0

РИС-н

Слайд 17

Модель адиабатического процесса
(при В = 0)
Уравнение разогрева системы
РИС-н

Слайд 18

Уравнение разогрева в РИС-н совпадает с аналогичным уравнением для РИВ и

РИС-н.
Во всех режимах при одинаковой степени превращения величина разогрева совпадает, т.е. в адиабатическом процессе температура на выходе не зависит от гидродинамического режима в реакционном объеме (концентрационного и температурного полей) и определяется лишь глубиной превращения

РИС-н

Слайд 19

Зависимость x(τ), Т(τ) и Т(х)
Получены для различных значений Vp при

V0 = const или при разных V0 при Vр = const

РИС-н

Слайд 20

Для реакции первого порядка
Получаем уравнение, увязывающее устанавливающийся в процессе температурный режим

Т с продолжительностью протекания процесса τ (глубиной превращения х) при определенных свойствах системы ΔТад

РИС-н

Слайд 21

Стационарные температурные режимы (1-3) в РИС-н
РИС-н

Слайд 22

При низких значениях Т0 будет реализоваться низкотемпературный процесс, при высоких —

высокотемпературный.
Предельные значения Т0 определяются свойствами реагирующей смеси (qp, k, Е и др.), проявляющимися в конфигурации и температурном уровне кривой зависимости Qр(Т) на графике Q–T

РИС-н

Слайд 23

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
Зависимость x(τ) и Т(τ) в экзотермическом
адиабатическом

процессе при РИВ (1) и РИС-н (2)

Слайд 24

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
В РИС-н процесс протекает при постоянных конечных

условиях (температура и концентрация), а в РИВ эти условия переменны и меняются от начальных до конечных. Поэтому в РИВ средняя концентрация исходных веществ больше, а средняя температура — меньше.

Слайд 25

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
Экзотермический процесс:
при одинаковом значении τ1 (Vp =

const) в РИС-н достигается более высокая степень превращения х2>х1, что указывает на более высокую интенсивность процесса;
при одинаковой температуре входящего потока Т0
в РИС-н поддерживается более высокая температура Т2, чем в РИВ;
более высокая температура в РИС-н Т2 > Т1, даже при более низкой концентрации реагента (1 – х2)<(1 – х1), обеспечивает более высокую скорость при РИС-н.
при достаточно больших степенях превращения, когда процесс переходит в диффузионную область и влияние концентрации на скорость становится определяющим, процесс в РИС-н становится менее интенсивным.

Слайд 26

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
Эндотермический процесс:
Средняя температура в РИВ выше,

чем при РИС-н, поэтому адиабатический эндотермический процесс всегда протекает более интенсивно в РИВ.

Слайд 27

В адиабатических процессах температурный режим устанавливается самопроизвольно, как следствие протекания реакции

без внешнего регулирования.
Для практического осуществления весьма существенна устойчивость режима работы, независимость его от различных возмущений.

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Слайд 28

Стационарный режим считается устойчивым, если после устранения источника внесенного возмущения самопроизвольно

восстанавливается первоначальное стационарное состояние процесса.
Неустойчивое стационарное состояние - если после устранения источника внесенного возмущения самопроизвольно не восстанавливается первоначальное стационарное состояние процесса.

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Слайд 29

Расположение зависимостей Qр(Т) и QТ(Т) в стационарном режиме
Критические тепловые явления

в адиабатическом гетерогенном процессе

Стационарный
температурный
режим

Внешнее возмущение
(воздействие)

Изменение
теплового баланса

Отклонение
от стационарного
режима

Слайд 30

Вариант I
Если по каким-либо причинам температура процесса Т1 увеличится до Т'1

, то увеличится также тепловыделение Qp и теплоотвод QT, но последний возрастет больше, чем тепловыделение. Если источник возмущения будет устранен, то превалирующий теплоотвод приведет к снижению температуры процесса и режим самопроизвольно вернется в первоначальное состояние с температурой Т1.
Если температура процесса уменьшится до Т"1, то Qp станет больше QT и после устранения источника возмущения восстановится первоначальная температура Т1.
В этом случае стационарное состояние является устойчивым.
Следовательно, условием устойчивости стационарного режима является dQp/dТ < dQT/dТ.

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Слайд 31

Вариант II
Повышение температуры процесса от Т2 до Т‘2 приведет к более

сильному возрастанию тепловыделения Qp, нежели теплоотвода QT.
Поэтому температура процесса будет продолжать увеличиваться и после устранения источника возмущения и самопроизвольно первоначальный температурный режим не восстановится.
Понижение температуры до Т"2 приведет к состоянию, когда QpСледовательно, стационарное состояние является неустойчивым и стационарный режим, даже при любых малых изменениях Т0, не будет восстанавливаться самостоятельно.
Показателем неустойчивости стационарного состояния является условие dQp/dТ > dQT/dT.

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Слайд 32

Условие устойчивости (вариант I) характерно для низкотемпературных и высокотемпературных режимов (линии

1 и 3), тогда как промежуточный режим (линия 2) является неустойчивым (вариант II) и при малейшем отклонении T0 самопроизвольно не восстанавливается, и процесс неизбежно охлаждается до режима 1 или нагревается до режима 3.
Экспериментально подтверждено, что неустойчивые стационарные состояния практически не реализуются.

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Слайд 33

Стационарные режимы экзотермического
адиабатического РИС-н при повышении (а)
и понижении (б)

температуры газового потока T0

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Слайд 34

Зависимость температуры адиабатического гетерогенного процесса в РИС-н TП от температуры входящего

потока T0
TПН – Температура зажигания; TПВ – температура потухания

Критические тепловые явления в адиабатическом гетерогенном процессе

Адиабатический процесс в реакционном объеме. (Тема 6.3)

Содержание

Адиабатический процесс в реакционном объеме Режимы идеального вытеснения и периодический идеального

Теплообмен с окружающей средой отсутствуетПоказатели процесса определяются свойствами средыАдиабатический процесс в

Математическая модель РИВ и РИС-ппри τ = 0, С = С0,

Уравнение теплового баланса (для простой реакции W(C, T) = –r(C, T)

Уравнение теплового баланса (В=0, т.к теплообмен с окружающей средой отсутствует)при τ

Уравнение материального баланса для сложной реакцииУравнение теплового баланса для сложной реакцииРИВ

Зависимость разогрева системы от степени превращенияЗависимость Т (х) линейная и не

Зависимость Т (х) - характеристическое уравнение адиабатыΔТад – температурный коэффициент адиабатыС

Зависимость Т(х) для адиабатического процесса 1 – экзотермическая реакция; 2 –

РИВ и РИС-пВеличина наклона определяется свойствами системыЧем больше тепловой эффектреакции qp

Профили степени превращения (а) и температуры (б) в адиабатическом процессе

Для обратимой реакции общий характер зависимостей х(τ) и Т(τ) сохраняется,

Если изотермический процесс будет осуществляться при начальной температуре адиабатического Т0, то

Если температура изотермического процесса будет Т > Т0, то вначале, до

Математическая модель РИС-нпри τ = 0, С = С0, Т =

Модель адиабатического процесса (при В = 0)Уравнение разогрева системыРИС-н

Уравнение разогрева в РИС-н совпадает с аналогичным уравнением для РИВ и

Зависимость x(τ), Т(τ) и Т(х) Получены для различных значений Vp при

Для реакции первого порядкаПолучаем уравнение, увязывающее устанавливающийся в процессе температурный режим

Стационарные температурные режимы (1-3) в РИС-н РИС-н

При низких значениях Т0 будет реализоваться низкотемпературный процесс, при высоких —

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-нЗависимость x(τ) и Т(τ) в экзотермическом адиабатическом

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-нВ РИС-н процесс протекает при постоянных конечных

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-нЭкзотермический процесс:при одинаковом значении τ1 (Vp =

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-нЭндотермический процесс: Средняя температура в РИВ выше,

В адиабатических процессах температурный режим устанавливается самопроизвольно, как следствие протекания реакции

Стационарный режим считается устойчивым, если после устранения источника внесенного возмущения самопроизвольно

Расположение зависимостей Qр(Т) и QТ(Т) в стационарном режиме Критические тепловые явления

Вариант IЕсли по каким-либо причинам температура процесса Т1 увеличится до Т'1

Вариант IIПовышение температуры процесса от Т2 до Т‘2 приведет к более

Условие устойчивости (вариант I) характерно для низкотемпературных и высокотемпературных режимов (линии

Стационарные режимы экзотермического адиабатического РИС-н при повышении (а) и понижении (б)

Зависимость температуры адиабатического гетерогенного процесса в РИС-н TП от температуры входящего

Похожие презентации

Адиабатический процесс в реакционном объеме
Режимы идеального вытеснения и периодический идеального

Теплообмен с окружающей средой отсутствует
Показатели процесса определяются свойствами среды
Адиабатический процесс в

Математическая модель РИВ и РИС-п
при τ = 0, С = С0,

Уравнение теплового баланса (В=0, т.к теплообмен с окружающей средой отсутствует)
при τ

Уравнение материального баланса для сложной реакции
Уравнение теплового баланса для сложной реакции
РИВ

Зависимость разогрева системы от степени превращения
Зависимость Т (х) линейная и не

Зависимость Т (х) - характеристическое уравнение адиабаты
ΔТад – температурный коэффициент адиабаты
С

Зависимость Т(х) для адиабатического процесса
1 – экзотермическая реакция;
2 –

РИВ и РИС-п
Величина наклона определяется свойствами системы
Чем больше тепловой эффект
реакции qp

Профили степени
превращения (а) и
температуры (б) в
адиабатическом
процессе

Математическая модель РИС-н
при τ = 0, С = С0, Т =

Модель адиабатического процесса
(при В = 0)
Уравнение разогрева системы
РИС-н

Зависимость x(τ), Т(τ) и Т(х)
Получены для различных значений Vp при

Для реакции первого порядка
Получаем уравнение, увязывающее устанавливающийся в процессе температурный режим

Стационарные температурные режимы (1-3) в РИС-н
РИС-н

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
Зависимость x(τ) и Т(τ) в экзотермическом
адиабатическом

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
В РИС-н процесс протекает при постоянных конечных

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
Экзотермический процесс:
при одинаковом значении τ1 (Vp =

Сопоставление адиабатических РИВ и РИС-н
Эндотермический процесс:
Средняя температура в РИВ выше,

Расположение зависимостей Qр(Т) и QТ(Т) в стационарном режиме
Критические тепловые явления

Вариант I
Если по каким-либо причинам температура процесса Т1 увеличится до Т'1

Вариант II
Повышение температуры процесса от Т2 до Т‘2 приведет к более

Стационарные режимы экзотермического
адиабатического РИС-н при повышении (а)
и понижении (б)