Toshkent yangiyul poligraph service

11 - ^Gi~^G\ _ ^{AG G} T₂-T, Лт
j _T _ C₂-C. AC yoki ^b-~ _Zl-_Tl -_Дг

Agar vaqt o‘lchovi r =0 dan mahsulot miqdori G=0 dan mahsulot konsentratsiyasi S,= 0 dan boshlansa, u paytda:
U_G=~; U_c=~- U_x = ~ bo'ladi. (1.19)
T X T
Ideal siqib chiqarish va chala aralashtirish vaqt birligida mahsulot miqdorining va konsentratsiyaning o‘zgarishi to‘g‘ri chiziqli bo‘lmay, balki kamayib borish tartibida bo'ladi (20- rasm) va bunda jarayon tezligi quydagicha aniqlanadi:
(
(1.20)
1.19) va (1.21) ifodalar jarayon turini va reaktor tipini tavsiflaydi, ammo ular hisoblash uchun yaroqsizdir. Shuning uchun ham jarayon tezligini hisoblash uchun quyidagi tenglama tiplaridan foydalaniladi:

1. 
   Gomogen va geterogen jarayonlar to‘qnashuv yuzasi F ning kattaligi noma’lum bo‘lganda, massalar ta’siri qonuniga binoan
   

U
(1.22)
= K-V-AC yoki U=KAC

2. 
   G
   (1.23)
   eterogen jarayonlar uchun (ya’ni F qiymati ma’lum bo‘lganda moddalaming fazolar o‘tishida) jarayonning tezligi, issiqlik o‘tishida qo‘llaniladigan Nyuton tenglamasiga o‘xshash tenglama bilan ifodalanadi:
   

U=K FAC
Bu tenglamada, К — jarayonning tezlik konstantasi; AC — jarayonning harakatlantiruvchi kuchi; F — geterogen sistemalarda reaksiyaga kirishuvchi fazolaming bir-biriga tegib turuvchi yuzasi.
Jarayon tezligining konstantasi yoki koeffitsenti murakkab kattalik hisoblanadi. Ular nafaqat reaksiyaga kirishayotgan modda­laming kimyoviy xossalariga, balki ularning fizik tavsiflari, apparat konstruksiyasi, jarayon olib boriladigan gidrodinamik sharoitlari (oqim tezliklari, aralashtirish darajasi), reaksiya kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotining diffiiziyalanishiga bog'liq bo'ladi. K- ning qiymati odatda tajriba yo‘l bilan aniqlanadi. Bir qancha jarayonlar uchun esa turli sharoitlarda K- ning kattaliklari jadvallari turli qo'llanmalarda berilgan.
Jarayonning harakatlantiruvchi kuchi AC gomogen reaksiyalar uchun massalar ta’siri qonuniga binoan ayni paytda reaksiyaga
kirishuvchi moddalar konsentratsiyalarining ko‘paytmasi sifatida aniqlanadi. Model reaksiya (1.6) uchun, agar u qaytmas bo‘lsa yoki muvozonat holatidan ancha uzoqda borsa,
AC=O_a ,C_B^h bo‘ladi. (1.24)
Bu yerda, O_a va C_B^b — joriy (reaksiya borayotgan paytdagi) konsentratsiya. Masalan, HC1 sintezi reaksiyasida C1₂+H₂->2HC1 to‘g‘ri reaksiya tezligini quyidagi formula bo‘yicha ifodalash mumkin.
U=K AC =K ■ C_{cl 2}- C_H2 (1.25)
Bunda, Cl₂ bilan Ch₂, Cl₂ va H₂ ning gazlar aralashmasidagi joriy konsentratsiyasi. Qaytar reaksiyalar uchun:
A C = (C_A-C'_Ay-(C_B-C'_B)^h (1.26)
Bunda, C_A* va C_B* muvozonat konsentratsiya bo‘lib, (1,10) tenglama asosida hisoblab chiqariladi. Agar muvozonat kon- sentratsiyasini hisoblash qiyin bo‘lsa, u paytda model reaksiyasining umumiy tezligini quyidagi tenglamadan foydalanib aniqlash mumkin:
и — и — ii — _ v Г'» f'h _ у

1. 
   2 ^ I '-"Я Л ₂ ’ (127)
   

ДС, Д С_г
Bu yerda, С_в, C_D— haqiqiy joriy konsentratsiyalar; K,,K₂

• 
  to‘g‘ri va teskari reaksilaming tezlik konstantalari; AC, va AC₂ — to‘g‘ri va teskari reaksiyalaming harakatlantiruvchi kuchi.
  

(1.22) va (1.25) kinetik tenglamalarda harakatlantiruvchi kuchni gaz komponentlarning parsial bosimi R orqali fodalash mumkin. Masalan, (1.6) model reaksiya uchun и =K_/ AP=K_i P‘_a P_v^v (1.22a) hisoblash uchun harakatlantiruvchi kuch reaksiyaga kirishayotgan moddalamig boshlang‘ich konsentratsiyasi va ulami boshqa moddaga aylanish darajasi orqali ifodalanadi. Massa uzatish uchun, vaqtning ayni paytida harakatlantiruvchi kuch — AC quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi.
ДОС-С* (1.28)
Bunda, С — uzatuvchi faza komponentlarining haqiqiy konsentratsiyasi; C* — uzatuvchi fazada muvozanat konsentratsiya (masalan, eritmaga yutilayotgan komponentning eritma ustidagi parsial bosimi); ДС ni aniqlash uchun formulaning ko‘rinishi aralashtirish darajasiga bog‘liq bo‘ladi. To‘liq aralashtirishda ДС doimiy bo‘ladi, ya’ni (1.22) va (1.23) formulalar bo‘yicha hisoblanganda o'rtacha qiymat qo'yiladi. AC_o=AC_ax ideal siqib chiqarish va qisman aralashtirishda AC logorifmik egri chizig‘i bo‘yicha o‘zgaradi ( 21- rasm) va (1.22) hamda (1.23) formuladan foydalanilganda quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi.
ДС.-ДС,
(1,29)
Bunda, ДС_Ь va АС_и — boshlang‘ich (reaktorga kirishadi) va oxirgi (reaktordan chiqishdagi) harakatlantiruvchi kuch.
Reaksiyaga kirishadigan moddalaming bir-biriga tegib turgan sirti geterogen sistemalarda gidrodinamik jarayonlar bilan aniqlanadi. Kuchli aralashtirilganda g—q va s—q sistemalarda sirt gaz va suyuqlik bilan yuvilib turiladigan barcha qattiq zarrachalaming sirtiga teng bo‘ladi. Ammo g—s va bir-biri bilan aralashmaydigan s—s sistemalarda kuchli aralashtirilganda zarrachalaming bir-biriga haqiqiy tegib turgan sirtini aniqlash qiyin. Shuning uchun hisoblashda (1.23) formulaga, apparatdagi barcha tokchalaming maydon kesimi suyuqlik bilan yuviladigan nasadkalar yuzasi va boshqa shu kabilarga son jihatdan teng bo‘lgan shartli kattaliklar qo‘yiladi. Bu jarayonning tezlik konstantasi ham shartli kattalik bo‘ladi.
Agar o‘zaro ta’sir etuvchi fazalaming bir-biriga tegib turuvchi yuzalarini aniqlash qiyin bo‘lsa, hisoblashni reaksion hajm — V biriligada o‘tkaziladi, ya’ni geterogen jarayonlami hisoblash uchun
u=dG/dr=K vAC (1.30)
formuladan foydalaniladi.
Bunda, u — jarayon tezligi (vaqt birligida mahsulot ortib borgandagi jarayon tezligi); dG — vaqt birligidagi mahsulot unumi;
dr — vaqt birligi (oz vaqt davri); K—jarayonning tezlik konstantasi; AC—jarayonning harakatlantiruvchi kuchi; v — reaksion hajm kattaligi.
Shunday qilib jarayon tezligini aniqlovchi kattaliklar K.v. F o‘zaro ta’sir etuvchi moddalar konsentratsiyasiga bog‘liq emas va shuning uchun ham turli doimiy sharoitlarda, butun jarayon davomida o'zgar- may qolishi mumkin.
Jarayon tezligini oshirish va shunga mos holda apparatning mahsuldorligini oshirish — texnologiyaning asosiy vazifalaridan biridir. Jarayonning tezlik tenglamalarini (1.22) (1.23) analiz qilib AC К va F (v) kattaliklami aniqlovchi usullar topiladi.
Jarayonning harakatlantiruvchi kuchi AC oshirishga, (1.24) — (1.28) tenglamalardan ma’lumki, dastlabki moddalar kon­sentratsiyasini oshirish yo‘li orqali erishilishi mumkin. Bunga xomashyoni boyitishi orqali erishiladi. Gaz fazada sintez jarayoni va gaz komponentlarining sorbsiyalanishi jarayonlari uchun bosimni oshirish xuddi konsentratsiyani oshirgandek ta’sir etadi (Chunki bosim ortganda gaz konsentratsiyasi ortadi).
Ko‘pgina muhim ishlab chiqarish jarayonlari, masalan, ammiak va metanol sintezi, og'ir yoqilg'ilami gidrogenlab benzin olish kabi bir qancha gaz komponentlari reaksiyalari (reaksiya hajmining kamayishi bilan boradi) yuqori bosim (10 MPa dan yuqori) qo‘llash tufayligina amalga oshiriladi. Qattiq fazali jarayonlarda o‘ta yuqori bosimni qo‘llash foyda keltiriladi, chunki u elektron qobiqlarning qayta taqsimlanishiga (qayta qurilishiga) kristallami deformatsiyalanishiga, fazaviy muvozanatni siljitishga olib kelishi lozim. Masalan, metall suyuqlanmasida erigan uglerod (grafit) o‘ta yuqori bosimda (10 000 MPa gacha bosimda) va yuqori haroratda (2400°C gacha) sanoatda sun’iy olmosga aylantiriladi.
Gazlarda sorbsiyalanishning harakatlantiruvchi kuchi haroratning pasayishi bilan ortadi, chunki bunda muvozanat konsentratsiyasi C* kamayadi. Desorbsiya va bug‘lanish jarayonlari uchun:
AC=C*—С (1.31)
Demak, C* ni ortishiga olib keluvchi haroratni oshirish foydalidir.
Reaksiya zonasidan mahsulotni kondensatsiyalash, gaz muhitdan sorbsiyalash yoki suyuqlikdan kristall shaklida cho‘ktirib olish yo‘li bilan chiqarib olish va shu kabilar, muvozanat konsentratsiyasini C* kamayishiga va jarayonning harakatlantiruvchi kuchini AC ortishiga olib keladi, (1.26—1.28) tenglamalarga qarang. Amaliyotda jarayonning tezlik konstantasiga ta’sir etishini hisobga olgan holda, harakatlantiruvchi kuchini oshiradigan barcha omillami kompleks qo‘llashga intiladi.
Jarayonning tezlik konstantasini oshirishga o‘zaro reaksiyaga kirishayotgan moddalaming haroratini oshirish, aralashtirishni kuchaytirish, katalizator qo'llash orqali erishish mumkin. Umuman olganda jarayonning tezlik konstantasi, to‘g‘ri K, va teskari K₂ reaksiyalar konstantalari va qo'shimcha Kq reaksiyalar hamda dastlabki moddalaming diffuziyalanish koeffitsienti D_p D¹, va reaksiya mahsulotlari D₂, D’_r.. ga bog‘liq bo‘ladi.
K=f (К,- K₂, Kq...D_r.., D₂...) (1.32).
Haroratni oshirish reaksiyaning tezlik konstantasini va biroz diffuziya koeffitsientini oshiradi. Natijada har qanday jarayonning umumiy tezligi haroratning ortishi bilan ma’lum qiymatgacha ortadi, bunda teskari va qo'shimcha reaksiya tezliklarining ortishi to‘g‘ri reaksiya tezligiga nisbatan kuchayadi, ya’ni K₂ va К tezlik konstanta­lari ortadi (1.33).
Kinetik sohada boruvchi ko'pchilik jarayonlar uchun reaksiyaning tezlik konstantasiga haroratning ta’siri Arrenius tenglamasidan foydalanib topiladi.