Химическая динамика

В. Ф. Оствальд, придававший большое значение каталитическим процессам, на одной из своих лекций о катализе в лейпцигском Институте физической химии, говоря о своих исследованиях и работах учеников, отмечал, что, с тех пор как институт перешел в новое здание, он начал работу в нем не без боязни за будущее. Предыдущий период принес весьма обильный урожай. В больших отделах, таких, как химическая динамика и электрохимия, были сделаны значительные успехи казалось, что на долю нового института вместо интересных походов в неисследованные страны выпала лишь прозаическая задача — разработка приобретенного. Тогда я сказал себе часть девственного леса мы должны оставить за собою... Но из всех путей, ведущих к этой цели, ни один не казался мне столь благородным и многообещающим, как катализ [15, с. 240]. [c.141]

На рис. 1.5 приведены наиболее важные физические фазы (идентифицированные за последние 50 лет), которые ответственны за уникальное упрочнение суперсплавов. Некоторые фазы пагубно влияют на, поведение суперсплавов. Они также идентифицированы. Конечно, все фазы потенциально способны реагировать друг с другом и с матрицей сплава. В наиболее тяжелом режиме эксплуатации конструкционный суперсплав превращается в нагретый до белого каления объект, в котором в условиях химической динамики, твердые фазы претерпевают непрерывное изменение при температурах. лишь на несколько градусов ниже температуры плавления. [c.25]

Акад. Н. Н. Семенов [15], возглавляющий советскую школу химической кинетики, писал Вряд ли можно... согласиться с мнением, что в области химической динамики нет никаких общих законов и бесполезно их искать . [c.35]

Акулов Н. С., Основы химической динамики, Изд-во МГУ, 1940. [c.266]

Подробнее см. книгу [554], где кратко описана также история возникновения химической динамики,— Прим. ред. [c.494]

Динамика многофазных систем, конечно, включает процессы тепло- и массообмена [423]. Излучение, хотя оно и несущественно в большинстве течений, является одним из основных способов обмена энергией [102]. При рассмотрении реагирующих систем (включая ионизацию) метод химической кинетики [336] будет распространен на случай фазовых превращений. К кинетическим процессам относится также динамика электронов и ионов [228]. [c.17]

Расчет начинается с некоторого заданного неравновесного распределения компонентов по фазам и составляющим сложной системы. С каждым итерационным циклом это распределение вое более и более приближается к равновесному. Динамика изменения переменных в ходе расчета, если отвлечься от дискретности этих изменений во времени, напоминает аналогичные изменения в процессе релаксации неравновесной системы. При этом все использующиеся соотношения должны, очевидно, в равной степени описывать как термодинамически равновесные, так и неравновесные состояния. Но для частей системы, фаз и составляющих, применяются заранее известные равновесные значения термодинамических свойств (A if/, AGf и др.). Следовательно, эти части на каждом этапе расчета рассматриваются как внутренне равновесные, т. е. неравновесность сложной системы заключается в неравновесном распределении компонентов между ее частями, что же касается температуры, давления и химических потенциалов, то эти свойства хотя и могут менять- [c.187]

Развитие газовой динамики в большой степени определяется потребностями авиационной техники, ракетостроения и космонавтики. В последние годы возникли новые приложения газовой динамики в метеорологии, проблемах охраны воздушного бассейна, порошковой металлургии, лазерной и химической технологии. Таким образом, методы газовой динамики имеют в настоящее время большое значение. [c.3]

В этом параграфе приведены основные формулы численного метода характеристик, используемые для решения задач газовой динамики. Описаны алгоритмы расчета для внутренних точек области и точек, лежащих на границах. Рассмотрены течения реагирующего газа с физико-химическими превращениями. [c.112]

Точный расчет малых концентраций не пмеет важного значения в тех задачах газовой динамики реагирующих сред, где определяются интегральные характеристики. Например, погрешность при расчете малых концентраций при определении потерь удельного импульса на химическую неравновесность при течении многокомпонентной смеси в сопле реактивного двигателя не дает существенной погрешности в результатах исследований. В зада- [c.208]

Динамика процессов химической технологии Учебное пособие для вузов.— Л. Химия, 1984.— 304 с., ил. [c.2]

Систематически изложены методы исследования динамики процессов химической технологии. Приведены примеры использования этих методов для решения практических задач. Рассматриваются методы теоретического и экспериментального получения передаточных, весовых и переходных функций технологических объектов, а также методы определения параметров математических моделей процесса по экспериментальным переходным кривым. [c.2]

Книга представляет собой учебное пособие, в котором излагаются основы динамики процессов химической технологии, т. е. раздела инженерной химии, изучающего поведение технологических объектов в условиях, когда входные параметры подвержены возмущениям. Информация о нестационарных режимах работы технологических аппаратов и их комплексов является основой решения ряда важных инженерных задач (таких, например, как исследование устойчивости технологических режимов, их оптимизация и т. п.), которые в последнее время стали обязательным элементом программы разработки любой современной промышленной химико-технологической установки. [c.4]

Б дальнейшем для краткости иногда будем использовать также термин динамика теплообменника, абсорбера, химического реактора и т. п., подразумевая под этим динамику соответствующего процесса, протекающего в рассматриваемой конструкции аппарата. [c.5]

Математическая модель динамики химического реактора представляет собой систему балансовых уравнений, состоящую из уравнений материального баланса реактора по потокам, уравнений балансов по каждому из веществ, участвующих в реакции, а также уравнения теплового баланса (последнее включается в математическую модель, если реактор является неизотермическим). [c.36]

Выделение входных и выходных параметров весьма важно при исследовании динамики процессов химической технологии. Используя эти понятия, можно сказать, что математическая модель, описывающая динамику технологического объекта, должна предсказывать, как будут меняться во времени выходные параметры при произвольном изменении во времени входных параметров (рис. 2.1). При этом любой технологический объект целесообразно интерпретировать как некоторый функциональный оператор, ставящий в соответствие каждому набору входных функций Ui t), U2 t),. .., Un(t) соответствующий набор выходных функций Vi t), V2(t).....Oft (О- в результате задача исследования динамики технологического процесса сводится к исследованию свойств функционального оператора, который задается математической моделью процесса. Поэтому прежде чем рассматривать методы исследования динамических свойств процессов [c.39]

Реальные объекты химической технологии, как правило, не обладают свойством линейности, и поэтому для их описания приходится применять нелинейные операторы. Нелинейность функциональных операторов значительно усложняет теоретическое исследование динамики объектов. Это связано прежде всего с необходимостью рассматривать нелинейные дифференциальные уравнения, для которых нет универсальных методов решения (таких, например, как метод сведения дифференциальных уравнений к алгебраическим с помощью преобразования Лапласа) и которые в большинстве случаев вообще не могут быть решены в квадратурах. [c.77]

Реактор периодического действия представляет собой простей-щий тип реактора, и задача исследования динамики для него решается сравнительно просто. Для более сложных моделей исчерпывающей информации о динамических свойствах объекта получить уже не удается. Это связано в первую очередь с тем, что дифференциальные уравнения математических моделей химических реакторов являются нелинейными в общем случае. [c.246]

Уравнение (5.4.14) с условием (5.4.15) задает функциональный оператор рассматриваемого химического реактора А Свх( )->-- (t). Входной функцией является Свх(0—концентрация вещества X во входящем в реактор потоке. Эту концентрацию можно задавать независимо от протекающего в реакторе процесса. Выходной функцией является текущая концентрация с(() вещества X в реакторе. Поскольку коэффициенты уравнения (5.4.14) не зависят от времени, оператор А — однородный. Однако если пфО и tt=/=l, он является нелинейным, так как уравнение (5.4.14) содержит нелинейный по выходному параметру член k ". Достаточно просто исследовать динамику можно только при /г = О и /г = 1, т. е. когда в реакторе идет реакция нулевого или первого порядка. Рассмотрим эти случаи. [c.247]

Итак, динамика химического реактора идеального вытеснения, в котором идет реакция нулевого илн первого порядка, может быть исследована достаточно просто. Когда порядок реакции отличен от нуля и единицы, уравнение (5.4.42) будет нелинейным дифференциальным уравнением в частных производных. В этом случае, исследование динамических свойств реактора становится весьма трудной задачей. [c.261]

В заключение рассмотрим важный случай экспериментального исследования динамики объектов химической технологии, когда вид оператора, описывающего этот объект, неизвестен. Наиболее целесообразным подходом в данном случае является подбор эмпирических уравнений, описывающих динамику объекта с достаточной точностью. Существует несколько методов нахождения этих эмпирических зависимостей. Рассмотрим два из них. [c.271]

Динамика процессов химической технологии [c.304]

Изложены общие сведения об истории и динамике развития проблемы защиты металлов от коррозии. Показано технико-экономическое значение защиты металлов от-коррозии как одной из важнейших народнохозяйственных проблем. Рассмотрены основные виды коррозионных разрушений и проанализированы их причины. Описаны физико-химическая природа и современная электрохимическая теория коррозионных процессов, их зависимость от внешних условий и свойств металла. [c.32]

Здесь используются и теория вероятностей, и физико-химическая механика, включая теорию трения и изнашивания, и разделы динамики и прочности машин, привлекаются идеи автоматического регулирования и кибернетики, развиваются положения теории технологических процессов и диагностики. [c.8]

Определенная методом слепков динамика локального коррозионного разрушения металла котлов дает возможность оценить влияние водно-химического режима на специфические формы коррозии при различной степени поврежденности металла котлов. Прокорродировавшая поверхность металла требует, без сомнения, более эффективных мер противокоррозионной защиты. [c.16]

Впервые искусственные радиоактивные изотопы ( меченые атомы) были применены во второй половине. ЯО-х годов при проведении экспериментальных физических и химических исследований. Метод меченых атомов теперь широко используется для изучения структуры молекул, прослеживания некоторых физических превращений (явлений самодиффузии при плавлении и застывании кристаллических веществ, деформации и рекристаллизации металлов, разупрочнения сплавов при высоких температурах), выявления внутреннего механизма химических реакций и т. д. Этот же метод успешно применяется в практике биологических и физиологических исследований, внося существенные коррективы во многие ранее сформировавшиеся представления о динамике процессов, протекающих в живых организмах. Несколько позднее он все более широко стал использоваться в прикладных научно-технических исследованиях при изучении процессов доменного и сталеплавильного производств, износа деталей машин, качества красителей в текстильном производстве и пр. Столь же широко проводятся различные агрохимические исследования с применением меченых атомов (определение усвоения растениями долей азота, фосфора и других питательных веществ из почвы и из вносимых в нее удобрений, выяснение действия ядохимикатов). Наконец, по величинам радиоактивного распада элементов горных пород — природных изотопных индикаторов — осуществляются геологические исследования. [c.189]

Учение Гиббса позволило открыть правило фаз, разработать теории разбавленных растворов, осмотического давления и др. К творцам первичной теории химической термодинамики надо отнести Гиббса и Вант-Гоффа. Но надо сказать, что методы построения этой теории у них во многом были различные. Гиббс напечатал в 1878 г. свое замечательное сочинение О равновесии гетерогенных систем . Вант-Гофф в 1884 г. опубликовал СВ020 книгу Этюды по химической динамике . Эти ученые определили два направления развития первичной теории химической термодинамики. [c.93]

Другой интересный вопрос к чему ведет динамический хаос Как мы теперь знаем или, лучше сказать, наконец, поняли, конечным продуктом хаоса совсем не обязательно является унылое статистическое равновесие, которое может оказаться просто неустойчивым. Классический пример этого — джинсовская неустойчивость гравитируюш,его газа, которой в конечном счете все мы обязаны как своим суш,ествованием, так и неисчерпаемым разнообразием окружающего нас мира. Аналогичные коллективные (когерентные) процессы давно и широко изучаются в плазме. Сюда же относится и так называемая химическая динамика (см. дополнение А.5). Недавно все это получило привлекательное название синергетика . С точки зрения физики такие процессы естественно называть вторичной динамикой. К ней относится по существу вся классическая механика макроскопических тел, в частности, и вся небесная механика (первичной является в этом случае молекулярная динамика). Одна из характерных особенностей вторичной динамики — ничтожное число ее степеней свободы по сравнению с первичной системой. Однако именно эти коллективные степени свободы и определяют наиболее существенную глобальную структуру системы и ее эволюцию, тогда как все остальное есть лишь некоторый общий термодинамический фон . В этом же состоит, по-видимому, и ответ на вопрос о предельном поведении динa шчв-ской системы с очень большим числом степеней свободы, который кратко обсуждается в конце 6.5. Дело здесь не столько в размере сохраняющихся областей регулярного движения, сколько в воз-люжности возникновения вторичной динамики. [c.9]

Во введении мы уже упоминали о некоторых применениях обсуждаемых в настоящей монографии методов. Поскольку наиболее знакомой для нас областью является удержание и нагрев плазмы, то большинство примеров в тексте относится именно к этому кругу вопросов. Имеется, однако, много других областей, где рассматриваемая теория находит широкое применение движение планет, ускорение и накопление заряженных частиц, процессы в твердых телах, молекулярная и химическая динамики, гидродинамика, экология и т. д. Кроме того, близкие проблемы возникают при изучении квантовых систем, которых мы не касались. Чтобы частично колшенсировать указанный пробел, ниже дается краткая справка [c.486]

Пример 1. Динамика химического реактора [4]. Рассмотрим модель химического реактора, который представляет собою открытую гомогенную систему полного перемешивания. В такой системе происходит непрерывный массо-и теплообмен с окружающей средой (открытая система), а химические реакции протекают в пределах одной фазы (гомогенность). Условие идеального перемешивания позволяет описывать все процессы при помощи дифференциальных уравнений в полных производных. Предположим, что рассматриваемый химический реактор — эго емкость, в которую непрерывно подается вещество А с концентрацией Хд и температурой г/ ). Пусть в результате химической реакции А В h Q образуется продукт В и выделяется тепло Q, а смесь продукта и реагента выводится из системы со скоростью, характеризуемой величиной X. Тепло, образующееся в результате реакции, отводится потоком вещества и посредством теплопередачи через стенку реактора. Условия теплопередачи характеризуются температурой стенки у и коэффициентом со. Для составления уравнений динамики химического реактора воспользуемся законами химической кинетики, выражающими зависимость скорости химического превращения от концентраций реагирующих веществ и от температуры, законом сслранения массы (условие материального баланса), а также законом сохранения энергии (условие теплового баланса реактора). [c.53]

Номограмма мерностей - номограмма, состоящая из грех шкап - мерности энергии, мерности формы и лежащей между ними шкалы мерности субстанции. На Н.м. в виде прямой можко отразить состояние любого объекта, задав любые две характеристики мерности. На Н.м. можно также отобразить процесс изменения термодинамических и физико-химических характеристик о ьекта в виде начального и конечного положения прямых состояния. Динамика изменения мерностей задается системой дифференциальных уравнений. Различные критические переходы имеют на Н.м. характерный вид, поэтому, решив систему дифференциальных уравнений, по отображению на [c.366]

Состав образуемой в пористой среде смеси в процессе вытеснения из нее взаимосмешивающихся жидкостей меняется, что обусловливает непрерывное изменение физических свойств этой смеси. Характер изменения во времени состава указанной смеси зависит не только от физико-химических свойств ее компонентов, но и от гидродинамических условий протекания процесса вытеснения. Установлено, что динамика изменения во времени состава образуемой в пористой среде смеси резко влияет на механизм процесса вытеснения из этой среды взаимосмешивающихся жидкостей. [c.119]

В настоящей главе приведены основные уравнения газовой динамики с учетом физико-химических превращений. Даны уравнения газовой динамики в дифференциальной и интегральной формах, а также их запись в дивергентном виде. Выписаны уравнения газовой динамики, в которых в качестве независимых переменных использованы функции тока. Представлены соотношени5г на поверхностях разрывов. Обсуждены наиболее характерные начальные и граничные условия. Выведены соотношения на характеристиках уравнений газовой динамики. Представлены некоторые фундаментальные аналитические решения основных задач газовой динамики обтекания тел, течения в соплах и струях, задача о распаде произвольного разрыва, задача о взрыве. [c.31]

Построение аналитических и даже числовых решений полной системы уравнений газовой динамики связано со значительными трудностями не только из-за сложности физико-химических процессов, но и потому, что в общем случае течение содержит дозвуковые, трансзвуковые и сверхзвуковые области, для описания которых требуется различный математический аппарат. При этом приходится иметь дело сразу с эллиптическими, параболическими и гиперболическими уравнениями в частных производных. В то же время построение некоторых аналитических решений, основанных на приближенных предпосылках, позволяет, значительно упростив методы решения, установить многие качественные закономерности. В настоящем параграфе будут рассмотрены некоторые аналитические решения, позволяющие выявить ряд важных закономерностей движения газа и являющиеся необходимыми тестовыми примерами при численных расчетах. К числу таких решений относятся одномерная теория сопла, теория простой волны (течение Прандт-ля — Майера, волна Римана), обтекание клина, распад произвольного разрыва, точечный взрыв, решение методом источников и стоков, решение уравнения для потенциала. [c.54]

В течение ряда лет метод характеристик является одним из основных для численного решения задач газовой динамики. В основном его применяют для расчета двумерных сверхзвуковых и одномерных стационарных течений газа. Реже этот метод используют для расчета пространственных стационарных и двумерных нестационарных течений. Важное свойство метода характеристик состоит в том, что он может быть использован не только для расчета течения нереагирующего газа с постоянным показателем адиабатьс, но и течений с физико-химическими пре- [c.111]

Авторы выражают надежду, что книга окажется полезной не только для студентов и преподавателей химико-технологических вузов, но и для специалистов, занимающихся исследованием динамики процессов химической технологии. Авторы признательны Леоненок О. Г. и Киселевой И. С. за помощь при оформлении рукописи. [c.4]

Устройство для исследования сопряженного тепломассопереноса и решения обратных задач. Дальнейшее развитие описанная выше методика приобретает в связи с необходимостью комплексного исследования внешнего и внутреннего тепломассопереноса, т. е. сопряженной задачи. Основная идея здесь состоит в одновременном размещении тепло-массомеров и т П1<)верхности образца, и на различной его глубине. По существу это открывает совершенно новую возможность исследования тепловых процессов пищевых и других химических производств, осложненных массооб-меном, с помощью экспериментальных данных по внешнему и по внутреннему переносу в динамике и вместе с тем в форме теплового и материального балансов. Методика позволяет осуществлять проверку корректности измерений сопоставлением балансов для образца в целом и для отдельн ых его слоев. [c.90]

Для внедрения в технику новых технологических процессов и разработки новых аппаратов необходимо уметь прогнозировать поведение материалов и веществ в условиях повышенных температур, давлений и скоростей. В связи с этим за последние годы на стыке наук, таких, как, например, кинетическая теория газов, химическая кинетика, газовая динамика, сложилась новая наука—механика реагирующих газов (другое употребляющееся название — аэротермохимия), занимающаяся изучением Течений газов в условиях повышенных температур, при которых оказывается необходимым учет физико-химических процессов, приводящих к изменению состава газа и внутреннего состояни его атомов и молекул. [c.3]

Таким образом, исследователь, работающий в области аэротермохимии, должен быть специалистом не только и газовой динамике, но и ориентироваться в смежных областях знаний, например, химической кинетике, кинетической теории газов, теории излучения и т. д. [c.4]

Вопросы теории теплофизических и физико-химических явлений, сопутствующих плазменному напылению, рассмотрены в монографии В. В. Кудинова [8], В книге 19], написанной им совместно с В. М. Ивановым, даны практические рекомендации по защите различных материалов и конструкций плазменными покрытиями, описано оборудование и технология. Особенностям формирования плазменных покрытий из металлов, окислов и тугоплавких соединений на воздухе и в контролируемой атмосфере посвящена монография В. Н. Костикова и Ю. А. Шестерина [10]. В двух последних литературных источниках имеются сведения о методах испытаний и свойствах плазменных покрытий, приведен справочный материал. Интересным представляется подход в монографии Г. Г. Максимовича, В. Ф. Шатинского и В. И. Копылова [11] к разрушению материалов с плазменными покрытиями. Анализируются различные варианты механизмов упрочнения и разупрочнения композиции основной металл — покрытие с точки зрения изменения потенциального энергетического барьера и динамики дислокаций у поверхности раздела. Проводится оригинальная аналогия менаду процессами образования и разрушения покрытий. [c.12]

Он исследует также превращения силы Солнца на Земле. Поток этой силы... есть та непрестанно заводящаяся пружина, которая поддерживает в состоянии движения механизм всей происходящей на земле деятельности . Он призывает к изучению механизма поглощения света растениями (это сделает позже К. А. Тимирязев) восстает против теории жизненной силы , разделявшейся Либихом (вот почему портфель его журнала оказался для Майера переполненным ) утверждает, что при поглощении кислорода и пищи в организмах происходят химические процессы, приводящие к тепловым и механическим эффектам. В статье 1848 г. Динамика неба он высказывает догадку о потере Солнцем массы при излучении... [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...