H2burn (972286), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Однако при переходе в нестационарный режимскорость реакции резко возрастает, и тепло уже не успевает рассеиваться. Фактически реакция идет в адиабатических условиях. Происходит разогрев системы,что приводит к росту значений констант скорости большиства элементарных стадий и, следовательно, к ускорению реакции. Это так называемый тепловой взрыв.Изотермическая модель способна предсказать ускорение реакции в нестационарном режиме, но продолжительность горения (от нескольких секунд до долей секунды) все же будет значительно больше, чем при реальном воспламенении водородо-кислородной смеси.2) Наша модель отвечает проведению реакции при постоянном объеме (поскольку в используемых дифференциальных уравнениях скорость реакции записана как dC dt ).

Так как реакция окисления водорода сопровождается уменьшением суммарного числа молей реагирующих веществ (3→2), то давление в системе и концентрация частиц M в ходе реакции должны постепенно понижаться (до2/3 первоначальной величины в случае чистой водородо-кислородной смеси 2:1).Однако в приведенной выше кинетической схеме концентрация M получится постоянной, так как ей соответствует дифференциальное уравнение d [M ] dt = 0(ведь M не участвует в химических превращениях). Чтобы учесть изменение [M] входе реакции, необходимо заменить дифференциальное уравнение d [M ] dt = 0алгебраическим, выражающим [M] через концентрации присутствующих в системе реальных веществ: H2, O2, H2O, инертного газа (если он добавлен) и т.д. В первом приближении можно пренебречь короткоживущими активными частицами,концентрация которых мала (такими, как H, OH, O, HO2), а также стабильнымипродуктами, образующимися в незначительных количествах (H2O2).

Кроме того,можно принять, что эффективность обмена энергией с молекулами H2, O2, H2O вроли M одинакова, т.е. константы скорости реакций 5, 7, 9 и 10 не зависят от того,какая именно молекула в них участвует. Тогда уравнение для [M] можно записатьв виде:[ M ] = [ H 2 ] + [O 2 ] + [ H 2 O ] + L ,где на месте многоточия могут быть концентрации дополнительных веществ, например N2. В более строгой модели следовало бы учесть, что вероятность передачи энергии при столкновениях с молекулами разных веществ различна. Для этогоможно ввести числовые коэффициенты перед концентрациями в правой частиприведенного выше уравнения (при условии, что нам известны относительныеэффективности передачи энергии каждой из молекул).3) Кинетические параметры в табл. 4 в книге В.

Димитрова «Простая кинетика» (с. 250-251) даны для констант скорости, представленных в виде5k = A ⋅ T n ⋅ exp(− E / RT ) ,причем k+ соответствует прямой реакции, а k− — обратной. Размерность предэкспоненциальных множителей указана в примечании под таблицей. Значения энергий активации — в кал/моль.Дополнительные указания по моделированию.Начальные концентрации (в моль/л) рассчитываются, исходя из заданныхдавления и температуры, по уравнению состояния идеального газа. Можно рассмотреть, например, следующие варианты:а) чистая водородо-кислородная смесь в мольном отношении H2 : O2 = 2 : 1;б) 10% (в мольном выражении) водородо-кислородной смеси и 90% инертного газа. Инертный газ участвует в процессе, как один из видов частиц M.в) 1% водородо-кислородной смеси и 99% инертного газа.Для расчета начальных концентраций удобно использовать электронную таблицу Excel.6.

Характеристики

Список файлов учебной работы