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 К_Р в уравнениях (1.11) и (1.12) в атм^0,5. Если давление в формуле (1.4.) выражать в Па, то значения  К_Р, полученные по уравнениям (1.11)  и  (1,12) следует умножить на коэффициент пересчета, равный:

Уравнение (1.9)  определяет Х_р 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 = aX_P;   % SO₂ = a(1-X_P);     % O₂ = b(1-0,5X_P);

% 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