Основные представления и законы химической кинетики. Теоретические основы кинетики гомогенных реакций. Миттова И.Я - 20 стр.

                                                         20
 dnA
     = υ ⋅ C0 ,A − υ ⋅ C A − υ A ⋅ V / :V ,
  dt
гдеυ – скорость потока, υА – скорость реакции.
dn A/V = dCA, им еем :
 dC A υ                                 υ
      = ( C0 A − C A ) − υ A ; υ A = ( C0 ,A − C A ) − A (надо рассчиты вать в каж -
                                                           dC
  dt     V                              V                   dt
ды й м ом ент t).
      П роцессы в откры ты х систем ах им ею т свойство вы ходить на стацио-
нарны й реж им , при котором через некоторы й пром еж уток врем ени скорость
подачи А становится равной сум м е скоростей его вы вода из реактора и хи-
м ического превращ ения: υС 0,А = υС А + υАV. Т огда (из преды дущ его уравне-
ния) dCA/dt = 0 и концентрации реагента А и продуктов постоянны . Э то и
                                                       υ
есть стационарны й процесс. Т огда: υ A = ( C0,A − CA,ст ) ; где CA,ст – отвечает
                                                      V
стационарном уреж им у.
      Д л я такого реактора конкретно рассм отрим м оном ол екул ярную одно-
сторонню ю реакцию : А 1 → А 2
            υ
      υA = ( C0,1 − C1 ) −
                               dC
                                     ( из основного уравнения).
            V                   dt
                                dC1 υ
      Н о υ = k1C1, тогда:            − ( C0 ,1 − C1 ) + k1C1 = 0 . Н ачал ь ны еусл овия: t = 0
                                  dt V
                                                              C0 ,1 υ       −
                                                                               υ+ kV
                                                                                     t
и С = С 0,1. И нтегрированиеот 0 до t дает: C1 =                      1 − e
                                                                                V
                                                                                      .
                                                             υ + kV                  
      Э то зависим ость концентрации вещ ества А 1 в реакторе от врем ени при
заданной скорости подачи реакционной см еси υ и объем е V. И з уравнения
сл едует, что концентрация А в реакционном пространствепостепенно нарас-
                                                                    υС
тает и при t → ∞ достигнет С                  ст
                                              1    : С     ст
                                                                =        0 ,1   . П рактически стацио-
                                                                    υ + kV
                                                          1

нарное состояние достигается бы стро. Д л я бол ее пол ного превращ ения ис-
пол ь зую т каскад реакторов.
      Моном ол екул ярная двусторонняя реакция: А 1 ↔ А 2 в таком реакторе
посл е установл ения стационарного реж им а описы вается уравнениям и:
                    υ                               υ
                       (                )
                                        ст
− k1C1ст + k−1C2ст = C0 ,1 − C1ст , k1C1 − k−1C2ст = C2ст . П редпол агается, что
                    V                               V
продукт А 2 не вводится в реактор и С 0,2 = 0. Решая предл ож енное уравнение
                                   ст

как систем у, им еем :  C 2         =
                                                    k1   . Т аким образом , отношение стацио-
                         C1               k −1   + υ/V
нарной концентрации продуктаи исходного вещ естванезависит от врем ени,
но неравно константе равновесия                          K C = C 2 / C1 = k1 / k −1 . Т аким образом ,
в откры той систем е, несм отря на протекание в ней хим ических реакций, по-
стоянство отношений концентраций реагентов м ож ет поддерж ивать ся скол ь