Гомогенные газовые химические реакции

Гомогенные газовые химические реакции [c.184]

Все реакции и соотношения, относящиеся к химическому равновесию, рассматривались здесь применительно к гомогенным газовым системам. Условия термодинамического равновесия гетерогенной системы с одним компонентом рассматривались в 12. Большое практическое значение имеют многокомпонентные гетерогенные системы, для которых условия термодинамического равновесия устанавливаются с помощью правила фаз Гиббса. Это правило позволяет определить число произвольно изменяемых параметров (число степеней свободы), исходя из числа компонентов и числа фаз в системе. Число компонентов равно числу химически индивидуальных веществ минус число химических реакций между ними. Определение фазы было дано в 12 при невысоких давлениях возможна лишь одна газовая фаза в системе, но количество твердых и жидких фаз не ограничивается существует, например, несколько кристаллических модификаций твердых тел (льда, серы, железа), в системе могут быть несмешивающиеся жидкости, каждая из которых является фазой. [c.258]

Гомогенные реакции могут проходить в газовой смеси без наличия в ней компонентов стенки материал стенки остается при этом химически нейтральным и является только проводником тепла. В других случаях в гомогенных реакциях может участвовать испарившийся материал стенки, причем испарение может идти как из твердой фазы (сублимация), так и из предварительно расплавленного твердого материала. В химических реакциях может участвовать теплоноситель, вдуваемый в газ через пористую стенку. Реакция между газовой смесью и твердой фазой может идти и на поверхности последней (гетерогенная реакция). Зачастую идут одновременно несколько перечисленных ранее процессов химического и фазового превращений. [c.358]

Примеры химических равновесий в гомогенных газовых системах Константы равновесии важнейших реакций [c.376]

Скорость химической реакции измеряется количеством вещества, претерпевшим изменение за единицу времени в определенном объеме реагирующей системы. При этом количество вещества измеряется обычно в грамм-молях или грамм-ионах за единицу времени принимается минута, а за единицу объема — литр. Установлено, что скорость химической реакции, протекающей в гомогенной среде, т. е. в газовой среде или в растворе, пропорциональна концентрации каждого реагирующего вещества (закон действующих масс). Применительно к процессам, описываемым выражением (1.1), скорости обеих реакций можно представить так [c.22]

При быстром нагреве системы органические вещества I и II классов, испаряясь, образуют гомогенную горючую смесь. Дальнейшее повышение температуры приводит к взрыву, в результате которого происходит окисление углеводородов, находящихся в паровой фазе (рис. 149, а, б, в). Та же часть органических веществ, которая находилась в период взрыва в жидкой фазе, может окисляться только за счет диффузии кислорода в раствор или при последующем переходе в паровую фазу. С. С. Крамаренко указывает, что при медленном нагреве системы окисление органической ее части наблюдается и при пониженных температурах в жидкой фазе. В этом случае взрыва может и не быть. При высоких скоростях нагрева системы и повышенной температуре основная реакция окисления жидких органических соединений протекает в газовой фазе, поэтому скорость процесса в целом определяется прежде всего скоростью испарения горючих компонентов. Скорость же самой химической реакции, имеющей взрывной характер, имеет близкий к нулевому порядок (по окислителю). [c.290]

Уравнения (15-34) и (15-35) дают математическую форму закона действующих масс, который может быть сформулирован следующим образом химическое действие вещества пропорционально его активной массе (в случае гомогенной газовой реакции — концентрации). [c.485]

Химическая реакция может происходить между веществами, находящимися в одной фазе, и между веществами, находящимися в разных фазах (например, газовой и твердой, жидкой и твердой и т. д.). В первом случае реакции называются гомогенными, а во втором— гетерогенными. [c.258]

ДИССОЦИАТИВНОЕ РАВНОВЕСИЕ — состояние газа (или разбавленного раствора), в к-ром имеет место равенство скоростей реакций распада (диссоциации) молекул и обратных реакций их воссоединения (рекомбинации) из атомов и(илн) радикалов. Понятие о Д. р. используется пройм, в астрофизике, где обычно приходится иметь дело с гомогенной газовой средой. Д. р. является частным выражением понятия химического равновесия. [c.654]

Основой горения любого вида топлива является химическое реагирование его горючих составляющих с окислителем. Топливо и окислитель, вступающие в химическую реакцию МОгут находиться как в одинаковом агрегатном состоянии, тогда система называется гомогенной, так и в различных, тогда она называется гетерогенной. Примером для первого случая является горение газового топлива с кислородом, а второго — горение твердого топлива с воздухом. [c.61]

Химическое реагирование твердого и жидкого топлива с кислородом происходит после их газификации или испарения в смеси образовавшихся газов или паров с окислителем. К этой смеси, как к гомогенной газовой среде, можно применять закон действующих масс. Но в этом случае парциальное давление твердых и жидких веществ при постоянной температуре является величиной постоянной и поэтому в уравнении (6-2) могут быть опущены. Следовательно, закон действующих масс применим и к гетерогенным реакциям, но в этих случаях следует учитывать парциальные давления веществ, имеющихся только в газовой фазе. [c.61]

Как и при испарении воды, в данных условиях имеют место процессы теплопроводности и диффузии, на которые в большинстве случаев оказывают влияние характер изменения скорости движущейся газовой фазы и ее турбулентность. Однако горение твердого углерода сопровождается химическими реакциями двух видов гомогенной (т. е. в газовой фазе) и гетерогенной (т. е. на поверхности раздела). Известно, что химические реакции не могут протекать с конечной скоростью в отсутствие конечного отклонения от термодинамического равновесия. Более того, при низких температурах эти отклонения могут быть весьма значительными. Следовательно, нельзя полагать, как в примере с водой и паровоздушными смесями, что S- и L-состояния равновесны. [c.42]

Приведем краткие сведения о горении, необходимые нам в дальнейшем. Горение представляет собой экзотермическую химическую реакцию (химическое превращение), протекающую достаточно быстро. При этой реакции происходит соединение горючего с окислителем (например, с кислородом). При известных условиях возникает воспламенение. Воспламенение может быть самопроизвольным (при определенных Т w. р) или вызвано поджиганием. Различают гомогенное горение (газы, заранее перемешанные газовые смеси) и гетерогенное горение (жидкое и твердое горючее). Горение может быть ламинарным. При таком горении пламя представляет собой резко очерченную границу, которую можно трактовать как поверхность разрыва ширина фронта пламени имеет порядок сотых долей миллиметра. [c.481]

Для интересующих нас явлений общим является одновременное течение химических реакций в газовой (гомогенной) фазе и реакций между компонентами твердой или жидкой поверхности (реакций в гетерогенной фазе). В предположении отсутствия ядерных реакций масса любого элемента, вступающего в реакцию, сохраняется во все время ее течения. Таким образом, концентрация любого элемента во время реакции остается по- [c.60]

Рассмотрим течение нагретого газа около поверхности, материал которой (жидкий или твердый) интенсивно испаряется. При этом пары материала (для простоты предположим, что это элемент с химическим символом Е) проникают в нагретый газ в пограничном слое и реагируют с компонентами газовой смеси. Предположим, что нагретый газовый слой представляет собой смесь молекул и атомов кислорода и азота приблизительно в том же соотношении, как и в воздухе, при том же давлении и температуре. В газовом слое может протекать одновременно несколько химических реакций в гомогенной фазе, в том числе следуюш,ие [c.61]

Одной из основных задач исследования кинетики реакций при высоких температурах является установление связи между скоростью распространения пламени и скоростью химической реакции в нем. Для выяснения кинетики процесса горения гомогенных газовых смесей, мы должны подробно рассмотреть узкий слой, в котором происходит химическая реакция, т. е. преобразование исходной топливной смеси в продукты сгорания. [c.75]

В камере сгорания после впрыска топливной смеси до полного ее сгорания последовательно происходят физические и химические процессы- испарения, диффузии, теплообмена, горения. Эти процессы настолько сложны, что трудно решить, какой из них наибо лее важен и имеет наибольшее влияние на эволюцию смеси [16] При входе в камеру сгорания окислитель и горючее соответствующим образом распыливаются и перемешиваются и, как мы уже видели, головка двигателя проектируется так, чтобы давать один из следующих типов смеси если окислитель и горючее не имеют химического сродства друг с другом в жидком состоянии, распыливание и перемешивание должны проводиться настолько тщательно, насколько это возможно, для того чтобы обеспечить очень быстрое испарение жидкостей и образование гомогенной газовой фазы, подготовленной для сгорания если окислитель и горючее реагируют друг с другом в жидком состоянии (самовоспламеняющееся топливо), эта экзотермическая реакция используется для испарения смеси и возможно более быстрого образования газовой фазы, предшествующей воспламенению. [c.396]

При данных параметрах процесса были получены компактные сплавы с содержанием рения до 60 вес. % и плотностью, близкой к теоретической. Необходимо отметить, что гомогенной реакции восстановления рения не наблюдалось, а сплавы, содержащие выше 40% рения, имели лишь отдельные дендриты. В результате более легкого восстановления гексафторида рения у входа в реакционную зону получаются осадки, обогащенные рением. С понижением температуры подложки содержание рения в сплаве увеличивается. Распределение скоростей осаждения сплавов по длине реакционной зоны отличается от распределения скоростей Осаждения чистого вольфрама. При этом наблюдается увеличение скорости осаждения вольфрама в сплаве по сравнению со скоростью осаждения чистого вольфрама. Появление в однофазной матрице твердого раствора рения в вольфраме, мелкозернистой фазы химического соединения зВе усиливает интенсификацию выделения вольфрама. Интенсификация кристаллизации вольфрама значительна при небольших концентрациях гексафторида рения в газовой фазе. Этот эффект снижается при увеличении концентрации гексафторида рения. [c.51]

J Глазурь, нанесенная на керамическую основу, претерпевает в результате пирохимических реакций ряд изменений в химическом составе и строении, особенно в плоскостях контакта с черепком (см. гл. IV) наружный тонкий слой глазури при этом сохраняет строение стекла. Однако от промышленного стекла глазурь отличается степенью гомогенности. Стекло можно считать практически гомогенным, глазурь же, в зависимости от состава, температуры и продолжительности обжига глазурованных изделий, может содержать в себе большее или меньшее количество газовых включений, кристаллов непрореагировавшего кварца и минералогических новообразований. [c.6]

Массообменные процессы широко используются в промышленности для решения задач разделения жидких и газовых гомогенных смесей, их концентрирования, а также для защиты окружающей природной феды (прежде всего для очистки сточных вод и отходящих газов). Например, практически в каждом химическом производстве взаимодействие обрабатываемых веществ осуществляется в реакторе, в котором обычно происходит только частичное превращение этих веществ в продукты реакции. Поэтому выходящую из реактора смесь продуктов реакции и непрореагировавшего сырья необходимо подвергнуть разделению, для чего эту смесь направляют в массообменную аппаратуру, из которой непрореагировавшее сырье возвращается в реактор, а продукты реакции направляются на дальнейшую переработку или использование. [c.6]

Рх = 7500 26 = 0,3, ,36 = 0,7, IV = 0 (кривая 4). Из анализа этих кривых следует, что скорость массового уноса при диффузионном режиме протекания гетерогенных реакций для замороженных течений значительно выше, чем для химически неравновесного. Это объясняется выгоранием О2 в газовой фазе вследствие гомогенной реакции. Видно также, что с ростом скорости потока и Те скорость массового уноса сугцественно увеличивается. [c.247]

Изменение массы -компонента связано также с протыканием различных химических реакций. Если обозначить за и зос.5 массовые скорости образования (исчезновении) -компонента в результате различных гомогенных и гетз-рогенных химических реакций, то уравнение баланса ма> сы компонента газовой фазы принимает вид [c.232]

В 5.4 было сформулировано необходимое условие существо-вания нестационарности процессов переноса в открытых реакционноспособных системах (5.4.3). Представляет интерес проверка этого условия. С этой целью рассмотрим обтекание лобовой критической точки инертного тела вращения, которое во все время процесса тепломассообмена сохраняет постоянную достаточно высокую температуру, холодным потоком реакционноспособного газа, состоящего из СО, О2, N2. В газовой фазе протекает гомогенная химическая реакция 2 СО + О2 = 2 СОа. Возникает вопрос о квазистационарности состояния газовой фазы. С физической точки зрения, очевидно, что если характерное время гомогенной реакции значительно меньше характерного аэродинамического времени и времен релаксации молекулярных процессов переноса (теплопроводности, диффузии компонентов и диффузии импульса), то состояние газа нельзя считать ква-зистационарным. Действительно, в этом случае скорость возникновения неоднородностей полей температур и концентраций вследствие химической реакции выше скоростей их исчезновения вследствие процессов молекулярного переноса и состояние газа нельзя считать квазистационарным. Поскольку внутренняя энергия и концентрации компонентов единичной массы ограничены, могут иметь место колебания полей температур и концентраций. [c.399]

Выясним вначале, при каких условиях реализуются стационарные режимы горения в газовой фазе, и дадим классификацию этих режимов. С этой целью решим анал -тически задачу об обтекании смесью газов СО+Оа СОа--+N2 инертного нагретого тела с постоянной температуроя поверхности Тц, (термостата). Температура газовой смеся на бесконечности Тд Т , в результате чего гомогенная химическая реакция горения оксида углерода протекает только вблизи нагретой поверхности. Для получения аналитического решения поставленной задачи сделаем ряд уг -рощающих допущений. Будем считать дополнительно, что числа Прандтля и Шмидта постоянны, / = 1, кислород находится в избытке, а [c.402]

Приближение заморолсенного пограничного слоя. Можно показать, что в первом приближении тепловой поток в пограничном слое в смеси диссоциирующих газов не зависит от расположения зоны реакции внутри пограничного слоя, поскольку для большинства газов число Льюиса близко к единице. При этом предполагается, что переносные свойства не зависят от состава газовой смеси в пограничном слое или по крайней мере что изменения этих свойств в зависимости от изменения состава смеси являются величиной второго порядка малости по сравнению с изменением тех же величин в зависимости от температуры. Мы воспользуемся этим удобным обстоятельством, предполагая, что химические реакции, протекающие в пограничном слое, протекают только на поверхности и что реакции в гомогенной фазе заморожены . Тогда состав газовой смеси всюду в пограничном слое будет определяться конвекцией и диффузией продуктов химических реакций и реагирующих веществ через пограничный слой. В состав газовой смеси входят компоненты, составляющие внешний поток, и компоненты, присутствующие на поверхности, включая и те, которые не принимают участия в химических реакциях на поверхности. Рассмотрим сначала приближение замороженного пограничного слоя. [c.144]

Основные уравнения. Рассмотрим реагирующую смесь совершенных газов, состоящую из N индивидуальных веществ. Предположим, что смесь является гомогенной, а поступательпые и вращательные степени свободы молекул находятся в равновесии с колебательными степенями свободы. Прежде чем переходить к анализу уравнений, конкретизируем правые части уравнений сохранения массы индивидуальных компонентов для случая неравновесных химических реакций. Выпишем для этого уравнения химической кинетики. Пусть в газовой смеси протекают I независимых химических реакций, каждая из которых, например г-я, описывается формулой [c.258]

Представляют интерес исследование состояния газовой фазы при весьма больших значениях числа Дамкеллера и проверка сформулированной гипотезы о термокинетических колебаниях прн горении. В связи с этим при = = = 1500 К, б = 57 10 Рх=1 и прежних значениях остальных параметров на ЭВЦМ М-220 были рассчитаны поля температуры, концентрации и скорости для различных моментов времени. Па рис. 19 изображены такие поля в различные моменты времени 2 — т = О, 2 — 7,75, 3 — 9,87, 4 — 20,25, 5-21,07, 6-31,16, 7-32,66, 6 -89,56, 3-100,81, 70-101,66, 72-112,82, 72-113,39, 75- 124,88, 14-125,88, 75— 137,45, 76 — 138,39. Как видно из графиков, в первые моменты времени происходит прогрев набегаюш его холодного потока газа. Этой ситуации отвечает кривая 2. При достаточном прогреве газа наблюдается быстрый рост температуры, обусловленный очень большой скоростью гомогенной химической реакции. Так как в узкой зоне вблизи стенки активный компонент СО выгорает, реакция прекращается и начинается затем медленное рассасывание пика температуры. В результате действия процесса теплопроводности вновь поступившая порция холодного горючего газа прогревается и затем быстро сгорает. Таким образом, процесс повторяется и приобретает колебательный характер. [c.166]

Цель численного анализа данной задачи — исследование влияния нестационарности процессов переноса в газовой фазе и ее мпогокомпонентности на характеристики тепло- и массообмепа и гетерогенного воспламенения. Кроме того, изучалось влияние неравновесных гомогенных и гетерогенных химических реакций па параметры воспламенения, тепло- и массообмепа и был проведен параметрический анализ задачи. [c.237]

Пятое допущение справедливо в том случае, если зре-мена релаксации тепло- и массообмена газовой и твердой фаз малы по сравнению с характерным временем тенло-и массообмена. Так как времена релаксации тем меньше, чем меньше размер пор, то четвертое допущение справедливо, если среднестатистический размер пор достаточно нал. От этого допущения можно было бы вообще отказаться, если ввести коэффициенты объемной теплоотдачи ау и уравнения сохранения энергии для газа и компонентов твердой 4 азы в отдельности. Следует отметить, однако, что коэффициент теплоотдачи для химически реагирующих сред при н.1ли-чии гомогенных экзотермических реакций теряет физзче-ский смысл (см. 6.4). Кроме того, как правило, коэффициент объемной теплоотдачи определяется со значительной погрешностью, а разность температур твердой и газовой фаз при наиболее реальных значениях ау = 10 10 иВт/ [c.228]

Первая группа методов основана на использовании химических транспортных реакций и характеризуется тем, что кристаллизация осаждаемого металла в этом случае осуществляется из паров его галоидных соединений (иодидов или хлоридов). Для получения монокристаллов молибдена используются преимущественно, хлориды (см. главу V). В общем дислокационный механизм роста кристаллов из газовой фазы сводится к спиральному присоединению атомов на ступеньке, образованной винтовой дислокацией [21, 77, 125], и в зависимости от режима осаждения позволяет получить поли- и монокристалли-ческие осадки. Скорости химических процессов осаждения металлов в молекулярном, кинетическом или диффузионном режимах очень велики и не зависят от механизма массообмена. Характер кристаллизации и скорость роста кристаллов осаждаемого металла в основном определяется относительным пере-насыш,ением газовой фазы. Осадки в виде высокочистых монокристаллов растут при малых степенях пересыщения газовой фазы, в то время как средние степени пересыщения обеспечивают рост массивных поликристаллов. При высоких степенях пересыщения образуются порошки посредством гомогенного зарождения в газовой фазе. [c.81]

Если топливо и окислитель находятся в одном агрегатном состоянии, то химический процесс их реагирования является гомогенным в отличие от гетерогенного, когда они вступают в реакцию, будучи в различных агрегатных состояниях. Примером гомогенной реакции является горение горючей смеси, состоящей из газового топлива и окислителя воздуха. Г орение твердого топлива в воздухе является гетерогенной реакцией. [c.98]

Теория детонации в газах. Как известно, химич. превращеняя во взрывчатой газовой смеси могут иметь три основные различные формы, отличающиеся по величине скорости реакции. Гомогенное превращение, когда в каждой точке реакционного пространства реагируют в 1 ск. одинаковые количества вещества. Этот процесс возможен лишь тогда, когда скорость реакции настолько мала, что выделяющееся при реакции тепло путем теплопроводности м. 6. распределено по всему содержимому сосуда, т. е. процесс практически протекает изотермически. При больших скоростях реакции возникают сильные местные разогревы, к-рые в свою очередь ускоряют течение реакции и этим становятся исходным местом для второго типа процесса горения , при к-ром фронт горения высокой темп-ры пробегает по газовой смеси. Все же при этом давление в реакционной трубке практически одинаково, оно повышается равномерно и есть давление всего реагирующего вещества. При еще большем повышении скорости наступает такая стадия, когда не только тепло, но и связанное с реакцией повышение давления уже не успевают распределяться по окружающей массе. Эта стадия достигается тогда, когда скорость распространения фронта горения превышает скорость звука. В этом случае частицы нагревшегося газа, граничащие о фронтом горения, будут испытывать ударное сжатие, к-рое с своей стороны должно пове-сгч к дальнейшему увеличению скорости реакции Наступает третья фаза реакции, т. е. детонация, при которой местное повышение темп-ры связано с мгновенным повышением давления. Теоретически гомогенный процесс реакции является наиболее простым с точки зрения кинетики химического превращения, в то время как при горении, а тем более при детонации процесс усложнен взаимодействием теплопроводности и сжатия. Наоборот, если ограничиться только макроскопич. рассмот- [c.273]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...