2.2 Расчет параметров реакции при произвольно выбранной температуре
Для расчета термодинамических параметров при температурах, отличных от стандартной, необходимо воспользоваться законом Кирхгофа для одной фазы для изменения энтальпии (6) и для изменения энтропии (7).
|
(6) |
|
(7) |
Результаты расчета представлены в таблице 2.1
Пример расчета для температуры 388 К:
Воспользуемся
уравнением Гиббса-Гельмгольца (2) для
температуры 388 K:
Логарифм константы равновесия при заданной температуре:
Таблица 2.1. – Расчетные значения термодинамических величин
T, K |
|
|
|
|
298 |
|
|
|
|
388
( |
|
|
|
|
1100
( |
|
|
|
|
2100
( |
|
|
|
|
693
( |
|
|
|
|
)
)
)
)
2.3 Выбор рабочей точки и анализ условий протекания процесса
Выбранная рабочая температура – 1100 К. При данной температуре значение логарифма константы равновесия – 18,134. Термодинамические параметры при заданной температуре представлены в таблице 2.1.
Рабочая
точка выбирается при этой же температуре,
но с меньшим значением, чем логарифм
константы равновесия, для того чтобы
перейти в область самопроизвольного
протекания процесса в прямом направлении
(
).
Тогда пусть значение логарифма
произведения реальных давлений паров
при той же температуре – 16. Нанесем
полученный температурный интервал,
рабочую точку и зависимость логарифма
константы равновесия
на график (рисунок 3).
Рисунок 3 – Анализ возможности протекания процесса и выбор рабочей точки
На
рисунке 3 представлен график зависимости
логарифма константы равновесия от
.
Так же на графике обозначены области
возможности и невозможности протекания
реакции.
Исследуем условие равновесия в системе при температуре синтеза – 1100 К, а также условия, обеспечивающие протекание основного процесса в прямом направлении:
1.
Равновесие в системе
:
При Т = 1100 К условие равновесия выглядит следующим образом:
2.
Протекание процесса в прямом направлении
:
3.
Невозможность протекания процесса в
прямом направлении
:
Тогда
значение логарифма произведения реальных
давлений паров принимается
.
В итоге для обеспечения протекания основного процесса в прямом направлении выбираем рабочую точку:
3. Анализ процесса сублимации исходных компонентов
Поддержание
в системе в течение всего технологического
процесса необходимых давлений паров
и
возможно путем сублимации этих компонентов
в независимых температурных зонах
реактора. Чтобы определить температуры
в зонах сублимации компонентов Zn
и
,
необходимо провести термодинамический
анализ процессов сублимации.
Условная схема реактора для осуществления процесса приведена на рис. 4. Используется реактор с тремя независимыми температурными зонами.
Рисунок 4 – Принципиальная схема реактора