Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ МЕТОД

АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ МЕТОД (метод импульсного сжатия), используют для осуществления и исследования хим. р-ций в газовой фазе при высоких давлениях и т-рах. Основан на том, что при сжатии газа в цилиндре свободно летящим поршнем со скоростью порядка 10-20 м/с теплопередача к стенкам цилиндра не успевает происходить, и газ адиабатически нагревается. В случае идеального газа давление р и т-ра Т изменяются при этом в соответствии с ур-ниями Пуассона:1005-8.jpg и1005-9.jpg где р0 и Г0- начальные значения давления и т-ры,1005-10.jpg-геом. степень сжатия, определяемая как отношение начального объема, занимаемого газом, к его текущему значению,1005-11.jpg1005-12.jpg наз. показатель адиабаты.

При использовании адиабатического сжатия метода может быть достигнуто такое сочетание давлений и т-р, какого не удается получить др. методами. Напр., для Хе, сжатие к-рого до 10 МПа описывается ур-нием Пуассона лучше, чем сжатие др. газов, достигнуты давления до 700 МПа и т-ры до 104 К. При р > 10 МПа необходимо учитывать реальные св-ва газа, т.к. значения р и Т, достигаемые при данном е, превышают рассчитываемые по ур-ниям Пуассона. В этом случае расчет адиабатич. сжатия возможен численным интегрированием ур-ния для внутр. энергии после подстановки в него вириального ур-ния состояния (при этом необходимо учитывать температурные зависимости теплоемкости газа и вириальных коэф.).

Лаб. установка для исследования газофазных р-ций (см. рис.) состоит из цилиндра 1, своб. объем к-рого заполняют смесью реагентов с газом-разбавителем (обычно одно- или двухатомным; разбавление необходимо для достижения высоких т-р, возможного лишь при1005-13.jpg1,25). Затем закрывают клапан 4, заполняют ресивер 3 толкающим газом до давления 1-10 МПа и открывают клапан 5. Толкающий газ разгоняет поршень 2, сжимающий смесь реагентов. В точке, соответствующей максимальному для данного опыта значению1005-14.jpg поршень останавливается и отбрасывается сжатой в цилиндре газовой смесью. В этот момент открывается клапан 6 и толкающий газ выходит в атмосферу; этим обеспечивается однократность цикла сжатие-расширение газовой смеси. Плотность смеси при сжатии (соотв. концентрации реагентов) возрастает в ? раз по сравнению с ее начальным значением.
1005-15.jpg

Принципиальная схема одноимпульсной установки для исследования газофазных р-ций: /-цилиндр; 2-поршень; 3-ресивер; 4-клапан для впуска реагентов и отбора проб; 5-запирающий клапан; 6-инерционный клапан.

Эксперим. данные представляют в виде зависимости выхода продукта (степени превращения) от макс. степени сжатия. Кроме того, м. б. получена зависимость состава газовой смеси от времени непосредственно в цикле сжатие — расширение. Поскольку хим. процесс происходит в условиях одновременного изменения т-ры, давления и объема, для определения кинетич. параметров р-ции решают совместно при помощи ЭВМ ур-ния движения поршня, хим. кинетики и состояния газа (приближенные методы "ручного расчета" возможны лишь в нек-рых простых случаях). Благодаря использованию адиабатического сжатия метода достигается строгая однородность реакц. пространства по всем параметрам, исключается влияние стенок реактора на процесс и создается возможность исследования механизма мономолекулярных р-ций в таких условиях, когда константа скорости не зависит от давления.

Технол. реактор, перспективный для крупнотоннажных произ-в, отличается от лаб. установки. К поршню, совершающему незатухающие колебания, энергия подводится от предварительно компримированной смеси реагентов с газом-разбавителем. Кроме того, цилиндр установки снабжен впускным и выпускным клапанами для замены прореагировавшего газа свежим сырьем. Для малотоннажных произ-в разработан реактор, представляющий собой устройство с кривошипно-шатунным механизмом, приводимым в движение электродвигателем; степень сжатия в цилиндре реактора достигает 25-35 МПа (в компрессоре 2-5).

Перспективность применения адиабатического сжатия метода в хим. технологии обусловлена возможностями: а) совмещения в одном аппарате нагревателя и реактора (при сжатии газовой смеси), а также закалочного устройства (при ее расширении); б) достижения большей, чем при использовании др. методов, производительности в расчете на единицу реакц. объема; в) работы при относительно низкой т-ре ( < 400 °С) стенок рабочих цилиндров, что исключает их высокотемпературную коррозию.

С применением адиабатического сжатия метода исследованы кинетика и механизм ряда р-ций (напр., разложение N2O, пиролиз низших углеводородов и их фторпроизводных), осуществлены р-ции фиксации атмосферного азота его прямым окислением и др. Метод м. б. использован для определения периода индукции при воспламенении горючих смесей, исследования физ. св-в плотных газов при высоких т-рах, создания импульсных источников света, получения высокоэнтальпийных газовых струй.

Впервые адиабатического сжатия метод применен в химии Ю. Б. Харигоном в 1939.


===
Исп. литература для статьи «АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ МЕТОД»: Импульсное сжатие газов в химии и технологии, М., 1982. Ю. А. Колбановский.

Страница «АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ МЕТОД» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн