Лабораторный практикум по дисциплинам "Технология и оборудование отрасли" и "Макрокинетика и расчет реакторов", страница 2

Подставляем полученное значение  в выражение для равновесной степени превращения:

                                  (1.7)

При общем давлении смеси Р, начальном содержание SO2 «а» об. % и начальном содержании O2  «b» об. %, парциальное давление кислорода в равновесной газовой смеси составит:

                                                                             (1.8)

Отсюда равновесная степень превращения:

                                                                                 (1.9)

Размерность и  численное значение  константы равновесия зависит от размерности парциальных давлений компонентов в выражении (1.6).

Зависимость константы равновесия от температуры определяется уравнением:

                     ,                                                        (1.10) 

где Q – тепловой эффект реакции (1.1) при постоянном давлении, отнесенный  к 1 кмолю окисляемого  SO2, кДж; R = 8,31 кДж/моль – универсальная газовая постоянная. 

После подстановки выражения (1.2) для Q и интегрирования получаем следующую зависимость константы равновесия от   температуры:

                  (1.11)

С достаточной точностью для интервала температур 400÷700 оС можно пользоваться упрощенным уравнением:

                                                                      (1.12)

Размерность КР в уравнениях (1.11) и (1.12) в атм0,5. Если давление в формуле (1.4.) выражать в Па, то значения  КР, полученные по уравнениям (1.11)  и  (1,12) следует умножить на коэффициент пересчета, равный:

Уравнение (1.9)  определяет Хр в неявном виде и решается либо методом последовательных приближений (обычно достаточно 2 – 3 приближения),  либо с применением вычислительной техники.

Зная равновесную степень превращения, легко определить равновесный объемный состав газовой смеси:

%SO3 = aXP;   % SO2 = a(1-XP);     % O2 = b(1-0,5XP);

% N2 = 100- %SO3 - %SO2 -  % O2

Цельработы:

Изучить влияние температуры, давления и состава исходной смеси на константу равновесия, равновесную степень превращения SO2 в SO3 и содержание SO3 в равновесной газовой смеси.

Порядок выполнения работы

Запустить имитатор  лабораторной работы.

              Пользуясь описанием имитатора  к лабораторным работам, (см. приложение) установить, согласно заданию, значение давления, объемные концентрации  диоксида серы, кислорода и азота на расходомерах, интервал и шаг изменения  температуры на термометре. После того как все параметры будут установлены кнопка «Ok» загорится зеленым цветом, что говорит о готовности программы к выполнению расчетов. При наведении на нее курсора мыши появляется соответствующее всплывающее сообщение:

                      

Рис. 1. Панель приборов, готовая к запуску имитатора, к лабораторной работе 1

          При нажатии на кнопку «Ok», выполняется расчет заданного процесса по установленным значениям параметров. Кнопка блокируется.

          Варианты заданий приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

           Варианты заданий к лабораторной работе №1

Состав исходного газа, об.%

Температура, оС

Давление,

МПА

SO2

O2

N2

начальная

конечная

шаг

1

9

7

84

200

600

50

0,1

0,2

0,3

9

10

81

9

13

78

2

10

7

83

400

800

50

0,08

0,16

0,32

10

12

78

10

15

75

3

6

9

85

250

730

60

0,1

0,2

0,3

9

9

82

12

9

79

4

7

11

81

300

700

50

0,09

0,11

0,14

10

11

79

13

11

76

5

2

18

80

400

800

50

0,1

0,12

0,14

3,5

18

78,5

5

18

77

6

7

14

79

100

660

70

0,1

0,15

0,2

8

13

79

9

12

79

7

7,5

14

78,5

200

600

50

0,1

0,12

0,14

9

14

77

11,5

14

74,5