G/kvCox ; (2.45)
X /kCox ва ҳ.к.
Бу формулалар асосан k - ни хисоблашда қўлланилади.
Энди жараён тезлигини ифодаловчи k, C, F катталикларнинг моҳияти билан танишиб чиқамиз.
Константа ёки жараён тезлиги коэффициенти k - мураккаб катталик бўлиб, реакцияга киришувчи реагентларнинг кимёвий,физикавий хоссаларига, аппарат ёки реактор тузилишига, оқим тезлиги ёки гомоген муҳитда компонентларнинг аралашув даражасига боғлиқ бўлади.
Гидродинамик каби системаларда k тўғри реакция тезлик константаси k1, тескари реакция k2, қўшимча реакциялар kқ ,kқ, ҳамда ўтиш коэффиценти (диффузия) D1,D2 сифатида намоён бўлади:
kқf(k1,k2, kқ ,kқ... D1,D2...) (2.46.)
Бундан ташқари реакторнинг режимига ва конструктив параметрларига боғлиқ бўлади.
Гомоген жараёнларда яхши аралашув натижасида реакцияга киришувчи компонентларнинг бир-бирига диффузияланиши тез содир бўлади ва шу сабабли D роль ўйнамайди:
kf(k1,k2, kқ ,kқ... ) (2.47.)
Жараён кинетик майдонда кетади.
Гетероген жараёнларда айнан диффузия жараён тезлигини лимитлайди ва масса узатиш коэффиценти аниқланади: kf(D1,D2...D,D...) (2.48.) яъни жараён диффузия майдонида кетади.
Ниҳоят, масса узатиш коэффициенти етарли даражада технологик хисоб китоб учун тўлиқ бўлганда диффузия коэффициентининг биттаси D1 орқали топилади:
k D1/ (2.49)
бу ерда :-диффузион қатлам қалинлиги.
Қайтмас кинетик майдонда борувчи жараёнларда k k1 бўлади.
Юқоридаги тенгламалардан келиб чиқиб, k ни кинетик майдондан диффузион майдонга ўтиш майдони учун аниқлаш формуласи тавсия этилади:
k k1 D/( k + D) (2.50)
Реакцияга киришувчи моддаларнинг таъсирлашув юзаси F- гетероген системаларда жараённинг гидродинамик шароитлари орқали аниқланади. Кучли аралаштиришда F Г-Қ ва С-Қ системаларда газ ёки суюқлик билан тўлиқ ювилган қаттиқ заррачалар юзасига тенг бўлади. Ғовакли заррачаларда (адсорбент, катализатор) ички ғоваклари ҳам хисобга олинади. Насадка, катализатор доначалари учун фазалар контакт юзаси қуйидагича ифодаланади:
FқSсол V (2.51)
бу ерда Sсол – насадка (заррача) нинг солиштирма юзаси, м2/м3; v- насадка
хажми.
Г-С ва С-С (ўзаро аралашмайдиган) системаларда хақиқий F ни фазалар ўзаро пуфак, томчи, плёнка, сачровчи оқим кўринишида таъсирлашуви сабабли аниқлаш мумкин эмас. Бундай ҳолатларда
dG
dkFC тенгламадаги F ўрнига шартли катталиклар, масалан, аппарат кесимининг юзаси, барча токчалар майдони, насадка юзаси ва бошқалар қўйиб ҳисобланади. F ни ошириш учун фазаларни аралаштириш бир вақтнинг ўзида k нинг ошишига ҳам олиб келади.
Яна F ни аниқлаш қийин бўлганда ҳисоб китоб реакцион хажм v учун dG
қилинади: dkvC; (2.52)
Шундай қилиб, k, v, F реакцияга киришувчи реагентларнинг
концентрациясига боғлиқ бўлмас экан.
Жараённинг харакатлантирувчи кучи С - гомоген реакцияларда массалар таъсирлашув қонунига биноан айни ҳолатда реакцияга киришувчи моддалар концентрациясининг ҳосиласи сифатида аниқланади.
Қайтмас оддий реакция nApD учун ССА га тенг ва идеал сиқиб
чиқаришда тезлик қуйидагича ёзилади:
dCA kCA'' ; (2.53) d
Модель реакция учун mA+nBқpD- ҳаракатланувчи куч тўғри k1 ва тескари k2 реакция тезлик константалари нисбатига қараб турлича ифодаланади.
Агар реакция қайтмас бўлса, у ҳолда реакция тезлиги нокаталитик жараёнлар учун идеал сиқиб чиқариш режимида қуйидагига тенг бўлади:
dCd D kC kCAmCBn (2.54)
C
Агар реакция қайтар бўлса, у ҳолда умумий тезлик дастлабки моддаларнинг мувозанат концентрациялари орқали ифодаланади:
dCd D kC k(CACА*)m (CBСВ*)n (2.55)
C
Худди шу шароит учун умумий реакция тезлигини тўғри ва тескари реакция тезликларининг фарқи орқали ифодалаш ҳам мумкин:
1 2
dCdD k1CAmCBn k2СDp (2.56)
C1ваC2
бу ерда: СА, СВ, СD – оддий ҳолдаги концентрациялар; СА*, СВ* - А, В
моддаларнинг мувозанат концентрациялари.
Масса узатишда ҳаракатлантирувчи куч айни ҳолатда:
С қ (Сод – С*)n (2.57)
С қ Сод – С * (2.58)
бу ерда: Сод–узатувчи фазада компонентларнинг оддий ҳолдаги концентрацияси;С* - узатувчи фазадаги мувозанатли концентрация; n – реакция тартиби.
Даврий ҳамда оқимли реакторларда идеал сиқиб чиқариш режимига яқин бўлганда (2.56) ва (2.57) тенгламалар ҳаракатлантирувчи кучни фақат сифат жиҳатдан аниқлашда қўлланади.
Гетероген масса узатма жараёнлар учун компонентлар концентрациясининг ўзгариши тўғри, қарама – қарши ва кесишган оқимларда турличадир. Мос равишда ўртага харакатлантирувчи куч учун қўлланадиган формулалар ҳам фарқ қилади. 7-расмда Г-С системада оқим йўналишлари тасвирланган. Тўғри оқимда реакцияга киришувчи фазалар бир томонлама, қарама – қаршида, бир – бирига қараб, кесишганда – бир – бирига бурчак остида ҳаракат қилади.
Do'stlaringiz bilan baham: |