Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
Расстояние до зондируемой точки, мм
Рис. 15.9. Типичный пространственный профиль температуры вдоль горизонтального диаметра в механически перемешиваемом реакционном сосуде. Асимметрия возникает из-за внесении зонда-термопары через боковое ответвление. Измерения делались при окислении оксида азота.
охлаждения равно 0,5 с, и это значит, что даже при наибольших скоростях потока, применявшихся до сих пор, большая часть тепла (>95 %) уходит через стенки реактора. Таким образом, эти системы действуют в условиях, очень далеких от аднабатичности.
15.3.2. Окисление ацетальдегида
15.3.2.1. Кинетические режимы и переходы между ними. Все термокиистнческие явления, которые были найдены в условиях хорошо перемешиваемого проточного реактора, можно проиллюстрировать на примере окисления ацетальдегида [401, 402]. Окисление никакого другого органического соединения не было изучено столь тщательно, и пи в одной другой системе и условиях ПРПП ие наблюдалось такого разнообразия форм поведения.
В смесях СН3СНО+02 при временах обновления 3 — 10 с наблюдается пс менее девяти различных режимов: два стационарных состояния и семь колебательных режимов Они имеют место в четырех основных областях р - !„-диаграммы воспламенения (рис. !5.10).....х можно охарактеризовать следующим
образом:
Рис. 15.10. р — 7',,-Диаграмма воспламенения для смеси СН3СНО-Ю, в хорошо перемешиваемом проточном реакторе (500 см3) прн среднем времени обновления смеси 3 с.
Сплошные линии представляют границы между основными режимами реакции. Показаны также подобласти В (штриховая линии). Пунктирная линия отмечает расположение границы между областью А и областями В к С прн понижении TQ. -г, е. область наблюдаемого гистерезиса.
Область А: стационарное состояние. Низкие Та, низкие р. Монотонный отклик на малое возмущение (рис. 15.11), отсутствие излучения, малая степень превращения, положительный температурный коэффициент скорости.
Область В: колебательный режим. Промежуточные 7\. промежуточные или высокие р. Осциллирующие изменения температуры и интенсивности свечения; сложная форма колебании.
""V-
10
'>m'- 15.... Огк.,„к нлоыточной ,смисратурь, <ЛГ) на ^-?? '«Майн кислород» (Л|02р в области Л. Монотонный во.шрат к ванної | состоянию означает наличие устойчивого узла.
состоящая из шести различных тиной, отвечающих различным частям данной области; полное потребление реагентов после
™Ж0бмт"с- колебательный режим. Промежуточные Tn „ р, Осипчтирующие изменения температуры и интенсивности свечения (весьма малой); простая форма колебании при возрастающей амплитуде (AT) от 0 до 200 К, частота 0,1—5 Гц, средняя (осциллирующая) степень превращения.
Область D: стационарное состояние. Высокие 1 а, промежуточные р. Осциллирующий отклик на малое возмущение (рис. 15.12), очень малое (стационарное) свечение, значительная величина степени превращения, нулевой или отрицательный температурный коэффициент скорости.
Переходы "между различными типами поведения происходят резко. Места этих переходов являются границами между различными областями диаграммы воспламенения. Разрывные переходы обнаруживаются на границах между областью А и областями В и С. Они соответствуют бифуркациям особых точек в фазовом пространстве. Граница между областями CwD отвечает непрерывным переходам. Положение и характер перехода между областям)! AnD еще предстоит выяснить и охарактеризовать.
15.3.2.2. Стационарные состояния. На рис. 15.13 показаны скорости выделения тепла, которое происходит в состояниях А и D. Они получены из измерений избыточной температуры в стационарном состоянии, проводившихся в широком диапазоне температур реакционной смеси в сферическом реакторе объемом 1 дм3 [394] при скорости протока, отвечающей среднему времени обновления смеси от 3 до 9 с и в сферическом реакторе объемом 0,5 дм3 [401] при т = 3 с. Все эксперименты выполнялись при одном и том же давлении (р = 11,0 + 0,2 кН/м2). Стационарные состояния разделяются областью колебательного режима (область С), с которым невозможно сопоставить какую-
Q Ю 20 3Q *
Рис 15 12 t,C
на мгновеїпюГпрекращ^^ (Лг) " интенсивности свечении
левания пр„ возврат к0^*™У>оа* в °6*астн D. Затухающие неустойчивого фокуса, "ачионарному состоянию означают наличие
Термокинстические колебания 60і—
« 40
20
ч
450
500
T1 к
650
гигип3; 9,КОрОСТЬ вь,ДелеІІИЯ тепла и объеме, измеренная в ходе окисления CH3CHU + (J2 в хорошо перемешиваемых проточных реакторах. Bo всех случаях р-11,5 кН/м-'. Стационарные состояния А и D разделяются областью колебаний С. Сплошная линия представляет объемную скорость выделения тепіа 14011 в м-акционном сосуде объемом 0.5 ям* при времени обновления смеси 3 с, штриховая-объем-їую і™°,р°/сть в|«е;1ен"я тепла в реакторе объемом 1 дм' при времени обновленая снеси 3 с 1394J (они очень хорошо согласуются между собой), а штрихпунктирная —объемную скорость выделения тепла в реакторе объемом I дм' при времени обновления смеси 9 с (394].
