Адиабатического Сжатия Метод

(метод импульсного сжатия), используют для осуществления и исследования хим. Р-ций в газовой фазе при высоких давлениях и т-рах. Основан на том, что при сжатии газа в цилиндре свободно летящим поршнем со скоростью порядка 10-20 м/с теплопередача к стенкам цилиндра не успевает происходить, и газ адиабатически нагревается. В случае идеального газа давление ри т-ра Тизменяются при этом в соответствии с ур-ниями Пуассона. И где р 0 и Г 0- начальные значения давления и т-ры, -геом. Степень сжатия, определяемая как отношение начального объема, занимаемого газом, к его текущему значению, наз. Показатель адиабаты. При использовании А. С. М. Может быть достигнуто такое сочетание давлений и т-р, какого не удается получить др.

Методами. Напр., для Хе, сжатие к-рого до 10 МПа описывается ур-нием Пуассона лучше, чем сжатие др. Газов, достигнуты давления до 700 МПа и т-ры до 104 К. При р > 10 МПа необходимо учитывать реальные св-ва газа, т. К. Значения ри Т, достигаемые при данном е, превышают рассчитываемые по ур-ниям Пуассона. В этом случае расчет адиабатич. Сжатия возможен численным интегрированием ур-ния для внутр. Энергии после подстановки в него вириального ур-ния состояния (при этом необходимо учитывать температурные зависимости теплоемкости газа и вириальных коэф.). Лаб. Установка для исследования газофазных р-ций (см. Рис.) состоит из цилиндра 1, своб. Объем к-рого заполняют смесью реагентов с газом-разбавителем (обычно одно- или двухатомным.

Разбавление необходимо для достижения высоких т-р, возможного лишь при 1,25). Затем закрывают клапан 4, заполняют ресивер 3толкающим газом до давления 1-10 МПа и открывают клапан 5. Толкающий газ разгоняет поршень 2, сжимающий смесь реагентов. В точке, соответствующей максимальному для данного опыта значению поршень останавливается и отбрасывается сжатой в цилиндре газовой смесью. В этот момент открывается клапан 6 и толкающий газ выходит в атмосферу. Этим обеспечивается однократность цикла сжатие-расширение газовой смеси. Плотность смеси при сжатии (соотв. Концентрации реагентов) возрастает в . Раз по сравнению с ее начальным значением. Принципиальная схема одноимпульсной установки для исследования газофазных р-ций.

/-цилиндр. 2-поршень. 3-ресивер. 4-клапан для впуска реагентов и отбора проб. 5-запирающий клапан. 6-инерционный клапан. Эксперим. Данные представляют в виде зависимости выхода продукта (степени превращения) от макс. Степени сжатия. Кроме того, м. Б. Получена зависимость состава газовой смеси от времени непосредственно в цикле сжатие Ч расширение. Поскольку хим. Процесс происходит в условиях одновременного изменения т-ры, давления и объема, для определения кинетич. Параметров р-ции решают совместно при помощи ЭВМ ур-ния движения поршня, хим. Кинетики и состояния газа (приближенные методы "ручного расчета" возможны лишь в нек-рых простых случаях). Благодаря использованию А. С. М. Достигается строгая однородность реакц. Пространства по всем параметрам, исключается влияние стенок реактора на процесс и создается возможность исследования механизма мономолекулярных р-ций в таких условиях, когда константа скорости не зависит от давления.

Технол. Реактор, перспективный для крупнотоннажных произ-в, отличается от лаб. Установки. К поршню, совершающему незатухающие колебания, энергия подводится от предварительно компримированной смеси реагентов с газом-разбавителем. Кроме того, цилиндр установки снабжен впускным и выпускным клапанами для замены прореагировавшего газа свежим сырьем. Для малотоннажных произ-в разработан реактор, представляющий собой устройство с кривошипно-шатунным механизмом, приводимым в движение электродвигателем. Степень сжатия в цилиндре реактора достигает 25-35 МПа (в компрессоре 2-5). Перспективность применения А. С. М. В хим. Технологии обусловлена возможностями. А) совмещения в одном аппарате нагревателя и реактора (при сжатии газовой смеси), а также закалочного устройства (при ее расширении).

Б) достижения большей, чем при использовании др. Методов, производительности в расчете на единицу реакц. Объема. В) работы при относительно низкой т-ре ( <. 400.