化學反應工程動力學方程,化學反應工程動力學方程

2021-03-03 22:07:34 字數 4070 閱讀 3923

1樓:匿名使用者

物理化學是化學化工類專業的基礎課程,四大化學中的一門,純理論的東西。

化工熱力學是以熱力學定律為基礎,討論實際化工物料和過程的狀態、變化方向和過程極限與平衡。是化工類專業的專業基礎課程。

化學反應工程是化工類專業的專業課,以化工熱力學、反應動力學和傳遞過程原理等為基礎原理髮展而成,進行反應過程技術開發,過程控制與反應器設計等。

化學反應動力學

2樓:中地數媒

5.2.1.1 化學反應速率與化學反應動力學方程

化學反應動力學方程主要以速率方程的形式表達。

化學反應一般的化學計量表示式可表示為:

地球化學原理與應用

式中:vi為化學計量係數;yi為參加反應的物質。vi對產物為正值,對反應物為負值,其反應速度定義為:

地球化學原理與應用

式中:ξ為反應程序度,定義為:

ξ(t)={[yi]-[yi]0}/vi

當離開平衡狀態時,總反應速度為:

地球化學原理與應用

顯然化學反應速度方程是非線性的。其中rf和rr分別正、逆反應速度,[yi]的指數叫做該反應對物質i的反應級數,vi=1稱為一級反應,vi=2稱為二級反應,其餘類推。

對於一級反應速度方程為:

地球化學原理與應用

對於簡單可逆一級反應a=b,速度方程為:

地球化學原理與應用

對於不可逆二級反應,速度方程為:

地球化學原理與應用

對於簡單可逆二級反應,速度方程可有下列5種形式:

地球化學原理與應用

5.2.1.2 化學反應速度理論與化學反應速率常數

地球化學反應速率的獲得一般有3個方面的途徑:一是實驗測定,其指導思想是唯象方法,即力圖將一個體系的反應速率與體系的可觀測的巨集觀物理量(如成分、溫度、壓力、體積和時間等)聯絡起來,用巨集觀參數列達其速度常數,根據體系的不同,可分別採取初始速率法、唯象速率的積分-弧立法、弛豫法、多級反應方法等;二是通過分子結構理論,由單相的性質推匯出多相反應的速率及其機制,即在原子和分子的級別上,瞭解反應進行的本質;三是精細礦物學工作,獲得礦物的精細結構、缺陷、內部分帶及有序無序的分配等方面的性質,以推匯出礦物晶體生長及物質擴散的速率及機制。第一個和第三個途徑分別屬於實驗地球化學和實驗礦物學的範疇,不在此討論。

這裡主要涉及與速率理論有關的第二方面的內容。

反應速度理論主要有「碰撞理論」和「過渡態理論」。

(1)碰撞理論

碰撞理論是在分子運動論基礎上,接受了阿累尼烏斯關於「活化分子組」和「活化能」的概念而發展起來的。以簡單反應a+b→c為例,認為a和b分子的碰撞接觸是發生化學反應的前提,而且只有那些能量較高的活化分子組的碰撞即所謂「有效碰撞」,並能滿足一定空間配置幾何條件時反應才能發生。

反應物分子的碰撞以zab代表a和b兩種分子在單位時間、單位體積內的碰撞數,並稱為碰撞頻率;na和nb分別代表每毫升中a和b的分子數;dab代表a和b分子半徑之和;v代表分子平均相對速度;m代表分子量,ma與mb分別代表分子a與分子b的分子量,則據分子運動論求得:

地球化學原理與應用

式中:zab為當ca=cb=1mol/l時,每升每秒內a和b發生碰撞的摩爾組數。

有效碰撞頻率是指活化能指數

在總碰撞數zab中所佔比例,即有效碰撞頻率為:

地球化學原理與應用

因此有:

地球化學原理與應用

從而反應速率為:

地球化學原理與應用

它與質量作用定律應用於簡單反應a+b→c所得速率方程v=kcacb相比較得:

地球化學原理與應用

(2)過渡態理論

過渡態理論,又稱為活化絡合物理論。它認為在一個反應中,先形成一種過渡態物質不穩定的活化絡合物,這種活化絡合物一方面能迅速地與反應物達到熱力學平衡,另一方面可分解為產物,化學反應的速度就是單位時間、單位體積內活化絡合物分解的量。

反應式可寫成:

a+bc=a…b…c→ab+c (5.25)

式中:a,b,c各代表一個原子,…代表不穩定結合。由a與bc反應生成ab+c的反應速率主要由a+bc反應形成活化絡合物a…b…c的速率決定,其反應速度為:

地球化學原理與應用

式中:na和nb為a和b的分子數;qa和qb分別為a和b絡合物的配分函式;

為除反應模外絡合物所有其他模內能量分配的配分函式;k(γ)為穿透係數;μ=dx/p,μ=γmamb/(ma+mb);p為反應動量。其反應速度常數為:

地球化學原理與應用

若以平均穿透係數

近似代替速度常數k(γ),並用單位體積和摩爾配分函式q=qa/>(vn0),(5.27)式可近似為:

地球化學原理與應用

這就是艾林方程,它表明利用反應物及活化絡合物的結構資料就可計算出反應的速度常數k(t)。

過渡態理論可以運用於氣相、液相和復相反應,目前地球化學中的反應動力學理論主要建立在過渡態理論上。

化學反應工程?

3樓:傑哥

這個好難啊,算了好久才能算出來,明天給你答案

4樓:狂野豔逍遙本尊

派等於3.145926這是這個產品的化學的一個方程式

5樓:匿名使用者

**工程中的問題在於他本身的問題

6樓:翰林學庫

工程系化學工程的一個分支,以工業反應過程為主要研究物件,以反應技術的開發、反應過程的優化和反應器設計為主要目的的一門新興工程學科。它是在化工熱力學、反應動力學、傳遞過程理論以及化工單元操作的基礎上發展起來的。其應用遍及化工

7樓:匿名使用者

想起高中做化學作業的年代。

8樓:雞蛋羹聚變

你這個化學反應的工程資料實在是太難了,我是一點沒有看懂,還是需要專業的人員來審視

9樓:匿名使用者

我的祝福是個寶,幸運人兒能收到,雞年事業直登高,金銀財寶裝滿包,家人平安開心笑,身體健康金鐘罩,天天好運來圍繞!

化學反應工程的研究內容

10樓:手機使用者

內容主要包括以下幾個方面:

①研究化學反應規律,建立反應動力學模型 亦即對所研究的化學反應,以簡化的或近似的數學表示式來表述反應速率和選擇率與溫度和濃度等的關係。這本來是物理化學的研究領域,但是化學反應工程工作者由於工業實踐的需要,在這方面也進行了大量的工作。不同之處是,化學反應工程工作者著重於建立反應速率的定量關係式,而且更多地依賴於實驗測定和資料關聯。

多年來,已發展了一整套動力學實驗研究方法,其中包括各種實驗用反應器的使用、實驗資料的統計處理方法和實驗規劃方法等。  ②研究反應器的傳遞規律,建立反應器傳遞模型 亦即對各類常用的反應器內的流動、傳熱和傳質等過程進行理論和實驗研究,併力求以數學式予以表達。由於傳遞過程只是物理的,所以研究時可以避免化學反應,用廉價的模擬物系(如空氣、水、砂子等)代替實際反應物系進行實驗。

這種實驗常稱為冷態模擬實驗,簡稱冷模實驗。傳遞過程的規律可能因裝置尺寸而異,冷模實驗所採用的裝置應是一系列不同尺寸的裝置;為可靠起見,所用裝置甚至還包括與工業規模相仿的大型實驗裝置。各類反應器內的傳遞過程大都比較複雜,有待更深入地去研究。

 ③研究反應器內傳遞過程對反應結果的影響 對一個特定反應器內進行的特定的化學反應過程,在其反應動力學模型和反應器傳遞模型都已確定的條件下,將這些數學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯立求解,就可以**反應結果和反應器操作效能。由於實際工業反應過程的複雜性,至今尚不能對所有工業反應過程都建立可供實用的反應動力學模型和反應器傳遞模型。因此,進行化學反應工程的理論研究時,概括性地提出若干個典型的傳遞過程。

例如:伴隨著流動發生的各種不同的混合,如返混、微觀混合、滴際混合等;反應過程中的傳質和傳熱,包括反應相外傳質和傳熱(傳質和反應相繼發生)和反應相內傳質和傳熱(反應和傳質同時進行)。然後,對各個典型傳遞過程逐個地進行研究,忽略其他因素,單獨地考察其對不同型別反應結果的影響。

例如,對反應相外的傳質,理論研究得出其判據為達姆科勒數dα,並已匯出當dα取不同值時外部傳質對反應結果的影響程度。同樣,對反應相內的傳質,也得出了相應的判據西勒模數 φ。這些理論研究成果構成了本學科內容的重要組成部分。

這些成果一般並不一定能夠直接用於反應器的設計,但是對於分析判斷卻有重要的指導意義。

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