Расчет допустимой температуры и количества израсходованного газа

где   - концентрация компонента, г-моль,

Р = 0.1 МПа  – общее давление.

 

Например, парциальное давление  при Т = 1000 К:

(МПа).

 

Результаты  вычислений представлены в таблице 5.

 

Таблица 5. Парциальные давления газовой  смеси при повышении температуры.

Т, К
	МПа
1000	0,03284	0,03201	0,000414	0,000597	0,0007
1500	0,03314	0,03171	0,000719	0,000293	0,0007
2000	0,03325	0,03160	0,000823	0,000189	0,0007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Расчет состава газовой смеси в случае сильной диссоциации

при температуре Т = 2500 3500 К

 

Определим суммарные  концентрации:

(г-моль),

 (г-моль),

 (г-моль),

(г-моль).

 

Задаем произвольно  и определяем парциальные доли в заданном температурном интервале с шагом равным 500 К. Результаты итераций оформляем в виде таблиц 6, 8, 9 и графика для определения концентрации водорода при (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6. Расчетная таблица расчета  парциальных концентраций компонентов  газовой 

         смеси при Т = 2500 К

№	Наименование операции	1-ое прибл.	2-ое прибл.	3-е прибл.	Окончательный результат
1		0.3	0.285	0.2924
2		0.0152	0.0148	0.0150
3		66.065	66.095	66.080
4		0.0192	0.0197	0.0194
5		32.719	32.726	32.722
6		0.627	0.644	0.635
7		109.06	114.83	111.91
8		0.0152	0.0160	0.0156
9		0.684	0.758	0.720	0.720
10		18.197	19.159	18.672
11		0.434	0.413	0.423
12		7.896	7.917	7.907
13		0.0501	0.0527	0.0514
14		0.6991	0.6980	0.6985	0.6985
15		0.0424	0.0447	0.0435	0.0435
16
17		50.96	51.15	51.05
18		-0.0948	0.0985	0

 

где  – константа реакции ,

 – константа реакции ,

 – константа реакции ,

 – константа реакции ,

 – константа реакции ,

 – константа реакции ,

 – константа реакции  .

Значения  вышеперечисленных констант смотреть в таблице 7.

 

Таблица 7. Термодинамические константы  равновесия газовых реакций в  зависимости 

         от температуры

Т, К
2500	0.06046	0.16685	0.000098	0.0001395	0.0000575	0.0105	0.0278
3000	0.12390	0.14450	0.001497	0.0057680	0.0023990	0.1003	0.1683
3500	0.21100	0.13150	0.014000	0.0895000	0.0350000	0.4750	0.5930

 

 

 

Таблица 8. Расчетная таблица расчета  парциальных концентраций компонентов  газовой 

         смеси при Т = 3000 К

№	Наименование операции	1-ое прибл.	2-ое прибл.	3-е прибл.	Окончательный результат
1		1.28	1.27	1.2722
2		0.1904	0.1897	0.1898
3		63.930	63.950	63.946
4		0.0887	0.0890	0.0889
5		30.608	30.613	30.612
6		2.714	2.725	2.722
7		23.91	24.10	24.06
8		0.1379	0.1390	0.1388
9		1.372	1.394	1.389	1.389
10		3.455	3.483	3.477
11		1.870	1.858	1.861
12		6.460	6.472	6.470
13		0.1466	0.1478	0.1475
14		0.6604	0.6600	0.6601	0.6601
15		0.1231	0.1241	0.1239	0.1239
16		0.0012166	0.0012161	0.0012162
17		50.99	51.07	51.05
18		-0.0566	0.0162	0

 

Таблица 9. Расчетная таблица расчета  парциальных концентраций компонентов  газовой 

         смеси при Т = 3500 К

№	Наименование операции	1-ое прибл.	2-ое прибл.	3-е прибл.	Окончательный результат
1		3.22	3.21	3.2133
2		1.0641	1.0624	1.0630
3		59.176	59.198	59.190
4		0.2647	0.2651	0.2650
5		26.130	26.134	26.133
6		6.917	6.929	6.925
7		8.12	8.14	8.13
8		0.7263	0.7287	0.7288
9		2.305	2.320	2.315	2.315
10		1.067	1.071	1.069
11		4.030	4.023	4.025
12		4.300	4.307	4.305
13		0.3343	0.3354	0.3350
14		0.5914	0.5911	0.5912	0.5912
15		0.2718	0.2727	0.2724	0.2724
16		0.010767	0.010763	0.010765
17		51.01	51.07	51.05
18		-0.0378	0.0188	0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) при Т = 2500 К

б) при Т = 3000 К

в) при Т = 3500 К

Рис. 2. График для вычисления истинного  значения концентрации водорода по

результатам нескольких итераций при различных  значениях температуры

Определим сумму концентраций компонентов газовой смеси по формуле:

 

 и результаты представим  в виде таблицы 10.

Пример расчета, при Т = 2500 К:

 

(г-моль)

 

Таблица 10. Сумма концентраций компонентов  с ростом температуры

Т, К	2500	3000	3500
, г-моль	43.47	45.44	49.58

 

Парциальное давление компонента газовой смеси  при заданной температуре определяем по уравнению (1).

Например, парциальное давление  при Т = 2500 К:

(МПа).

 

Таблица 11. Парциальные давления компонентов газовой смеси при повышении

           температуры

Т, К
	МПа
2500	0,0007	0,00003	0,0752	0,002	0,00004	0,0017	0,001	0,018	0,0016	0,0001	1,88
3000	0,0028	0,00042	0,0674	0,006	0,00030	0,0031	0,004	0,014	0,0015	0,0003	2,68
3500	0,0065	0,00214	0,0527	0,014	0,00146	0,0047	0,008	0,009	0,0012	0,0005	2,17

 

Таблица 12. Логарифм парциальных давлений компонентов газовой смеси при 

           повышении температуры 

Т, К	2500	3000	3500
	-3.172	-2.553	-2.188
	-4.461	-3.379	-2.669
	-1.123	-1.172	-1.278
	-2.835	-2.223	-1.855
	-4.445	-3.516	-2.833
	-2.781	-2.515	-2.331
	-3.011	-2.388	-2.091
	-1.740	-1.847	-2.061
	-2.794	-2.838	-2.924
	-4.000	-3.564	-3.260
	-6.725	-5.572	-4.663

Изобразим зависимость логарифмов парциальных давлений компонентов газовой смеси от температуры в виде графика (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость логарифмов парциальных  давлений компонентов газовой смеси  от

температуры

 

 

 

3. Расчет диаграммы плавкости  тройной

системы

 

Извлекаем данные по бинарным системам, и   из программы ACerS-NIST Phase Equilibria Diagrams (PED) CD-ROM Database Version 3.0.1 и записываем в виде таблицы 13.

 

Таблица 13. Данные из программы ACerS-NIST Phase Equilibria Diagrams (PED) CD-

          ROM Database Version 3.0.1

Компоненты	Температура плавления компонента	Состав смеси в точках эвтектики  X, %	Температура эвтектики,	Температура плавления компонента	Температура эвтектики,
	590	6 19 33 47 58 27 37 65 95	480 735 955 1270 1570 1390 1846 1880 589	863	753 1008 1228 1543 1843 1663 2119 2153 853
	800			1073
	970			1243
	1300			1573
	1700			1973
	2900			3173
	2050			2323
	2030			2303
	2000			2273
	590			863

 

 

Затем находим для промежуточных веществ диаграммы по формулам:

 

 

Для основных компонентов диаграммы:

,

,

.

 

Пример расчета, для вещества

,

.

 

Для удобства сведем полученные сведения о промежуточных  веществах в 

таблицу 14.

 

 

 

 

Таблица 14. Значения для промежуточных веществ диаграммы

Промежуточные вещества
	0,065	69556
	0,041	50473
	0,057	89652
	0,073	144784
	0,085	195928
	0,036	82807