Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Машиностроение -> Краснокутский Ю.И. -> "Получение тугоплавких соединений в плазме" -> 6

Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.

Краснокутский Ю.И., Верещак В.Г. Получение тугоплавких соединений в плазме — К.: Вища школа, 1987. — 200 c.
Скачать (прямая ссылка): poltugsoedvplazme1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 70 >> Следующая

Сведения о процессах, происходящих при высоких температурах, можно получать из анализа равновесных составов исследуемых систем. Наиболее распространенными методами расчета состояния многокомпонентных реагирующих веществ являются так называемый «константный» метод и метод экстремума термодинамического потенциала.
Первый из них основан на законе действующих масс, принимается, что любое соединение, входящее в систему, образуется из элементов (прямая реакция) или разлагается на элементы (обратная реакция). Тогда парциальное
15
„0uhp каждого газообразного соединения с помощью ГавнеГия (8) можно выразить через парциальные давания элементов и константу диссоциации. Если учитыва-S ионизация, то парциальное давление заряженных чГстиц определяется аналогично через константу иони-заГии и парциальное давление электронного газа. При наличии конденсированных фаз парциальные давления этих компонентов принимаются равными давлениям их насыщенных паров. Величину давления насыщенного пара можно найти из условия, когда химический потен-циал одного и того же компонента в газовой и конденсированной фазах одинаков.
Обычно состав системы характеризуется количеством молей компонентов в единице массы Mt и парциальным давлением pi. При достаточно низких давлениях и высоких температурах в плазмохимических реакторах можно считать, что состояние газа близко к идеальному и в качестве уравнения состояния можно использовать закон Менделеева — Клапейрона:
PV-R0T^M1 = O. (13)
Учитывая сказанное, в расчетную систему вводят уравнения отражающие: закон Дальтона; сохранения массы вещества; электронейтральности системы.
Общее число уравнений равно числу элементов, из которых состоит система, включая электронный газ. Это алгебраические уравнения высокого порядка. Система уравнений имеет единственное решение, которое при заданном начальном составе исходных веществ определяется только температурой и давлением. Для решения этой бораЄМЬІ ИСП0ЛЬЗУЮТ различные методы итераций и под-
В основе второго метода расчета лежит вариационный принцип химической термодинамики, учитывающий то, vInJl°rAa В системе происходят химические реакции, то характеристические функции зависят не только от своих ВРг^ров' но и от чисел молей компонентов M1. стигя^ ЛИИ Равновеси* характеристическая функция до-
№Гпе^нЯМаітЬН0Г0 ЗНаЧЄНИЯ 33 СЧЄТ ВарЬИр0' переменной M1. Для отыскания искомых равновес-
жителеГла!1р^„жаСП0ЛЬЗУЮТ М6Т°Д неопРеДеленных мн0' Система уравнений при условии постоянства энталь-
16
пий давления после преобразований выглядит так 15,
119J1) условие максимума энтропии для газообразного компонента
ф! _ R0 In -^Д- + S */А + - 0; (14)
б) условие максимума энтропии для конденсированного компонента
Mi—а ехр |— А ^фу + J n/t-^j = 0; (15)
в) закон сохранения массы вещества
-ІЩ] + S п**М* + S n'l'Ml' = 0; (16)
t=l C=I
г) закон сохранения заряда (условие электронейтральности системы)
?^• = 0; (17)
i=i
д) закон Менделеева — Клапейрона
PV-R0T^1M1 = O- (18)
е) условие постоянства энтальпии
-1+Y1MJ1+ ? M1J1.= 0, (19)
I=I i'=i
где [элу] — число молей /-го элемента в единице массы (например в 1 кг); n/{, tij? — соответственно числа атомов /-го элемента в і- и і'-м компонентах; k, I — соответственно число газообразных (в том числе и ионизированных) и конденсированных компонентов; т — число элементов, образующих систему; nei — кратность ионизации; V — объем вещества; I1, Яе — неопределенные множители Лагранжа; а, А — вспомогательные множители (a = VIR0T; А ~ 103—104).
Значение энтальпии исходных веществ рассчитывается по формуле
I « t (20)
J7
„ - массовая доля і-то исходного вещества в СИ-где *^і!ЇЇгїмьііия этого же вещества при температуре,
ЭВМ по специаль-
й° CSSSS^^^ показали, что равно-весный состав газообразных компонентов, рассчитанных п^ышеуказанным методам, совпадает с эксперименталь-
НЫ Г^асчетр^вИновесного состава конденсированных фаз вв. пут предполагая, что выпадают чистые не взаимодействую, щие между собой компоненты либо что они образуют иде-альный раствор и полностью перемешаны. В случаях образования независимых конденсированных фаз эти упроще-ния не вносят поправок в конечный результат, однако при расчете равновесного состава твердых растворов отклонения от истинных значений могут быть существенными. Если в некоторых случаях [184] расчетные данные совпадают с экспериментальными, к результатам таких расчетов необходимо относится критически.
Равновесный состав является базой для определения следующих термодинамических и теплофизических свойств системы: внутренней энергии U, полной энтальпии /„, свободной энергии F, энергии Гиббса AG, универсальной газовой постоянной R1 теплоемкости при постоянном объеме Cv и постоянном давлении Cp, скорости звука а, удельных энергозатрат, которые могут быть использованы для определения оптимальных параметров процесса. Оптимизировать его можно по различным показателям: максимальному выходу целевого продукта, составу конечной газовой или конденсированной фазы, минимуму загрязнений побочными веществами, миниму-2Л^РГ03аТрат- Часто для этой пели используют гра-?пгпр^П°^Троения коивых Равновесного состава и их Bc^Sf анализ' 0днако эта трудоемкая работа не поскол^І ?ЯЄТ однозначно отыскать истинный оптимум, ЦиІП^ол^Г3" величина является зачастую функ-»KciJSSS™* "*Ременны*. Планирование расчетного необходима п°ЛЯеТ значительно уменьшить число ™AS^cS0^J°B' найти и исследовать область оп-
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 70 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed