Основные представления и законы химической кинетики. Теоретические основы кинетики гомогенных реакций. Миттова И.Я - 21 стр.

                                                  21
угодно дол го на л ю бом уровне. В закры той систем е это возм ож но в состоя-
нии равновесия. П остоянство отношений им еет бол ь шоезначение дл я ф унк-
ционирования ж ивы х организм ов, в которы х бол ь шинство реакций протека-
ет вдал и от равновесия. В аж но, что ж ивой организм – откры тая систем а, и в
ней реал изуется стационарноесостояние.
     2.        Реактор идеал ь ного вы теснения.
     Э тот реактор представл яет собой трубу, в которой реакционная см есь
движ ется так, что перем ешивание вдол ь реактора отсутствует, то есть неко-
торы й эл ем ент объем а Sdl движ ется как поршень в цил индре. Т ак как реак-
ционная см есь непреры вно подается и вы водится, через некотороеврем я ус-
танавл ивается стационарноесостояние. К онцентрация А м еняется от С 0,А при
l = 0 до CL ,А в конце реактора. Ч ерез л евое сечение в эл ем ент объем а Sdl за
единицуврем ени входит υС А , а через правое вы ходит υ(С А - dС А ) м ол ей А ,
где υ – объем ная скорость движ ения реакционной см еси (υ в м 3/с). Т ак как
реж им стационарен, то ум ень шение кол ичества А в эл ем енте объем а проис-
ходит тол ь ко за счет реакции: υС А - υ(С А - dCA) = υASdl, где υА – скорость
                                         υ dC A
хим ической реакции. О тсю да υ A =             . И зм еряя С А по дл ине реактора,
                                         S dl
м ож но рассчитать скорость превращ ения вещ ества А и скорость реакции:
            υ dC A
υ A = ν −A1        .
            S dl
     В отл ичие от преды дущ его, когда в л ю бой точке реакционного объем а
скорость реакции одинакова, в реакторе идеал ь ного вы теснения она ум ень -
шается по дл инереактораиз-засниж ения С А .
                                                                          υ dC1
     Рассм отрим реакцию А 1 → А 2 в ж идкой ф азе: −                           = kC1 . П осл еинтег-
                                                                          S dl
рирования в предел ах l от 0 до l и C от C0,1 до Cl,1 им еем :
                                                          kSl
        C 0 ,1                                 −
                 kSl , ил и: C      =            υ
     ln        =               l ,1   C 0 ,1 e     .
        C l ,1    υ
    Э ти уравнения определ яю т изм енение концентрации реагента вдол ь ре-
актора. Концентрация навы ходе(L вм есто l):
                                  kSl
                              −
     C L ,1 = C 0 ,1 e             υ
                                               L⋅S = V( объем ):
                            kV
                        −
     C L ,1 = C 0 ,1e        υ

     П усть k = 1c-1; V = 1 м 3, С      0,1   = 1 м ол ь /м 3, С  . Т огда дл я 1-го
                                                                   L,1   = 0,1С   0,1
                                                                           υ C 0 ,1
сл учая (реактор идеал ь ного см ешения) C1ст = 0,1 ⋅ С 0 ,1 из С 1 ст =
                                                                          υ + kv
υ =0,11 м /с, а дл я 2-го (реактор идеал ь ного вы теснения) – из
            3

                        kSl
                   −
C l ,1 = C 0 , 1 e    υ =0,43 м 3/с. Т аким образом , реактор 2-го типа в 4 раза
                         υ

эф ф ективнее, чем 1-го.