Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Длазмохимические методы очистки отходящих газов: современное состояние вопроса
1.1. Источники газообразных загрязнений и традиционные методы очистки газов 9-12
1.2. Плазмохимические методы очистки отходящих газов 13-29
1.2.1.Баланс энергии неравновесных плазмохимических процессов 13-22
1.2.2. Типы неравновесных газовых разрядов 22-29
1.3. Электрофизические и физико-химические процессы в реакторах и их математические модели 29-40
1.4. Теплофизические и газодинамические процессы и их математическая модель 40-42
1.5. Постановка задачи исследования 42
ГЛАВА 2. Математическое моделирование теплофизических процессов в реакторах стримерной короны
2.1.Основные уравнения процессов 43-55
2.2. Ламинарное течение газа в вертикальном реакторе с адиабатическими стенками 55-62
2.3. Ламинарное течение газа в вертикальном реакторе с проводящими стенками 62-68
2.4. Ламинарное течение газа в горизонтальном реакторе 67-73
2.5. Турбулентное течение газа в реакторе 73-81
2.5.1. Вертикальный реактор 73-77
2.5.2. Горизонтальный реактор 77-79
2.6. Результаты экспериментов 79-85
Выводы по второй главе 85-86
ГЛАВА 3. Математическое моделирование теплофизических процессов в реакторах барьерного разряда
3.1. Вертикальный реактор с симметричными барьерами 88-95
3.2. Вертикальный реактор с односторонним охлаждением 95-100
3.3. Горизонтальный реактор с односторонним охлаждением 100-103
3.4. Анализ зависимости вязкости и температуропроводности газа от температуры 103-107
Выводы по третьей главе 107-108
ГЛАВА 4. Прогнозирование размеров активной зоны плазмохимических реакторов
4.1. Продольный размер активной зоны конверсионных реакторов 112-117
4.2. Продольный размер активной зоны реакторов целевого продукта 118-126
4.3. Поперечный размер активной зоны реакторов стримерной короны 127-133
Выводы по четвертой главе 134
Основные выводы по работе 135-137
Список литературы 138-146
Приложение 147-148
- Электрофизические и физико-химические процессы в реакторах и их математические модели
- Ламинарное течение газа в вертикальном реакторе с адиабатическими стенками
- Анализ зависимости вязкости и температуропроводности газа от температуры
- Поперечный размер активной зоны реакторов стримерной короны
Введение к работе
На рубеже третьего тысячелетия резко увеличились масштабы потребления энергии и как следствие антропогенного воздействия на природу. В сложившейся ситуации требуется разработка новых высокоэффективных энергосберегающих безотходных технологий, как при производстве готового продукта, так и при защите природы от вредного воздействия загрязняющих атмосферу веществ. Самыми распространенными соединениями, выбрасываемыми в атмосферу, являются оксиды серы и азота, монооксид углерода, углеводороды и твердые взвешенные частицы. Существующие технологические процессы по улавливанию, нейтрализации и утилизации этих веществ, базирующиеся на химических, сорбционных и каталитических способах обезвреживания являются высоко затратными. В последние годы ведутся интенсивные исследования по поиску и разработке новых более эффективных технологий.
Подлинным прорывом в мир высоких технологий явилось использование селективной неравновесной химии, в частности плазмохимии, позволяющей получать сверхравновесный выход продукта за счет создания колебательно-поступательной неравновесности газа. Высокая колебательная температура позволяет значительно ускорить прямые реакции, в то время как низкая поступательная температура позволяет затормозить обратные реакции. В результате этого достигается сверхравновесный выход продукта без разогрева газа в целом. Современные теоретические и экспериментальные исследования в плазмохимии направлены в основном на выяснение механизмов осуществления различных плазмохимических реакций в пространственно-однородной среде, тогда как вопросы, связанные с взаимным влиянием газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов друг на друга и их связь с геометрическими размерами активной зоны реактора до сих пор остаются не исследованными.
Данная работа выполнялась в рамках международной программы (МЭИ, ИВГЭУ, технологический университет Ендховен) "Применение импульсной короны для очистки отходящих газов от оксидов азота".
Цель работы - обеспечение повышения эффективности конверсионных плазмохимических реакторов и реакторов готового продукта путем разработки достоверных методов расчета теплофизических и физико-химических процессов и на их основе прогнозирования и рационального выбора геометрических размеров активной зоны реакторов. Научная новизна результатов работы заключается в следующем:
На основе закона сохранения энергии получены общие уравнения переноса тепла при наличии поступательно-колебательной неравновесности в газе и сформулирована математическая модель, объединяющая теплофизические, газодинамические и физико-химические процессы.
Методом Кармана-Польгаузена получены приближенные аналитические решения соответствующих краевых задач и определены основные тепловые и динамические характеристики вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов стримерной короны с адиабатическими и тегоюпроводящими стенками при ламинарном и турбулентном течении газа.
Для вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов барьерного разряда с односторонним и двухсторонним охлаждением электродов получены приближенные аналитические решения сопряженной задачи о смешанной конвекции и определены основные тепловые и динамические характеристики аппаратов: поле скоростей, перепад давления, гидравлическое сопротивление и поле температур, как в активной зоне реактора, так и в диэлектрических барьерах.
4. На основе совместного математического моделирования теплофизических и физико-химических процессов впервые предложен метод и получены расчетные формулы для определения продольной длины активной зоны, как конверсионных плазмохимических реакторов, так и реакторов готового продукта. Предложена математическая модель для определения предельного поперечного размера активной зоны реактора, в рамках которой сформулированы требования относительно формы и длительности импульса приложенного напряжения. Результаты конкретного расчета для реактора фронтальных волн ионизации подтверждены экспериментом.
Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:
На базе разработанных математических моделей предложены инженерные методы расчета газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов в плазмохмических реакторах различного назначения, позволяющие при заданном энергоподводе прогнозировать характер зависимости концентрации отдельных компонентов от длины активной зоны реактора.
Получены аналитические выражения, позволяющие связать эффективность работы реактора с размерами его активной зоны с целью оптимизации последних.
Полученные результаты использованы при расчете и конструировании реакторов на основе фронтальных волн ионизации (ИГЭУ) и при разработке по международному проекту конверсионного плазмохимического реактора импульсной короны (технологический университет Г. Ендховен, МЭИ, ИГЭУ).
Автор защищает:
Математическую модель, объединяющую теплофизические, газодинамические и физико-химические процессы при наличии колебательно-поступательной неравновесности в газе.
Результаты аналитических расчетов основных тепловых и динамических характеристик плазмохимических реакторов различного назначения на базе импульсной стримерной короны, фронтальных волн ионизации и барьерного разряда.
Результаты математического моделирования, позволяющие прогнозировать геометрические размеры активной зоны реактора.
Результаты экспериментальной проверки разработанных математических моделей.
Апробаций результатов работы
Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на следующих семинарах и конференциях:
1.1 Всероссийская научная конференция "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново, 1999, 2000.
Международная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы электротехнологии". Иваново, 1999.
Межвузовский семинар по теоретической электротехнике, метрологии и применению вычислительной математики в научных исследованиях. Иваново, 2000.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Электрофизические и физико-химические процессы в реакторах и их математические модели
В любом плазмохимическом реакторе зарождается целый каскад разнообразных плазмохимических превращений, в основе которых лежат взаимосвязанные между собой электрофизические, физико-химические, газодинамические и теплофизические процессы. Причем, первые два из четырех названных процессов в большей степени обусловлены типом разряда, тогда как вторые связаны с его геометрией и характеристиками внешней среды. Разработку плазмохимического реактора можно разбить на три этапа. На первых двух этапах на основе исследования механизмов электрофизических и плазмохимических процессов должен быть установлен тип разряда и технологическая последовательность проводимых операций. Третий этап должен касаться отработки и оптимизации конструкции аппарата и режимов его работы, связанных со всеми, протекающими в нем, выше названными процессами. В связи с тем, что в настоящее время еще не завершен первый этап, научные исследования сосредоточены в основном на установлении эффективности различных типов газовых разрядов, подробной проработке механизмов и каналов плазмохимических реакций. Естественно, что на этом этапе исследования связь между названными выше процессами разрывают и электрофизические и плазмохимические процессы рассматривают независимо от теплофизических.
Вначале исследуются электрофизические характеристики. Как следует из вышеизложенного, в условиях работы газоочистного плазмохимического реактора (больше расходы газов, повышенное давление, высокая степень однородности заполнения плазмой разрядного объема реактора) уже находят применение и, по-видимому, будут широко применяться в будущем два близких по своим электрофизическим и плазмохимическим свойствам типа разряда: импульсная корона и высокоскоростные волны ионизации. Оба типа разрядов имеют стримерную природу: импульсная корона представляет собой большое количество одновременно распространяющихся независимо друг от друга отдельных стримеров, тогда как скоростные волны ионизации возникают на стадии лавинно-стримерного перехода при согласованном движении лавин и стримеров единым фронтом. Самоорганизация фронтальных волн ионизации возникает за счет доменной неустойчивости однородного стримерного разряда, когда количество затравочных электронов на фронте волны достигает такого значения, при котором перекрытие отдельных лавин происходит до контрагирования их в стример [24]. В свете сказанного, оба разряда, в принципе, описываются одной и той же математической моделью, которая основывается на законах сохранения электрического заряда, энергии и уравнении Пуассона [25]: где ve, v+, v.- скорости электронов и ионов; De, D+, D. - их коэффициенты диффузии; а, (5- соответственно коэффициенты ударной ионизации и прилипания электронов к молекулам; ае,а- коэффициенты диссоциативной и ион-ионной рекомбинации; т- эффективное время распада отрицательных ионов; S- источник электронов за счет фотоионизации или внешних устройств; - частота потерь энергии электронами при столкновениях их с атомами и молекулами; Те- электронная температура; х коэффициент электронной теплопроводности; q, I - соответственно результирующая скорость рождения электронов и потенциал ионизации; F - плотность потока электронной энергии, состоящего из потока энтальпии и потока теплопроводности. Уравнение переноса энергии электронов (1.3.5) записано в предположении, что в электронном газе очень быстро устанавливается термодинамическое равновесие, характеризуемое электронной температурой. Кроме того, опущено слагаемое nmv]l2, которое мало по сравнению с энергией теплового движения [26]. Обычно предполагается, что функция распределения электронов по энергиям определяется локальным параметром E/N. Здесь N- концентрация молекул газа. В этом случае уравнение переноса энергии может быть отделено от остальных уравнений. Решение системы уравнений (1.3.1-1.3.5), дополненных соответствующими граничными условиями, позволяет определить такие характеристики разряда как скорость распространения стримеров (волн ионизации), проводимость канала, напряженность электрического поля и энерговклад в газ [21,63]. Однако в случае фронтальных волн ионизации ни теоретически, ни экспериментально не исследован весьма важный для плазмохимии вопрос о предельной ширине фронтальной волны ионизации, как в открытых системах, так и в системах, ограниченных боковыми диэлектрическими стенками.
На втором этапе полученные результаты используются для расчета кинетики наработки химически активных радикалов и реакций с их участием. Наработка активных частиц происходит в газовой фазе и описывается соответственно газовой кинетикой. Причем здесь, строго говоря, законы классической химической кинетики не применимы. Как известно, классическая химическая кинетика основана на том факте, что во все время проведения реакции имеет место локальное термодинамическое равновесие: максвелловское распределение по скоростям реагирующих частиц и больцмановское распределение по колебательным уровням [27-29].
Ламинарное течение газа в вертикальном реакторе с адиабатическими стенками
Практическая реализация предлагаемой модели во всем ее объеме невозможна из-за целого ряда трудностей принципиального характера. Так, при турбулентном движении одним из слабых мест теории являются всякого рода предположения о турбулентных коэффициентах переноса. Обычно исходят из гипотезы Рейнольдса о равенстве турбулентных коэффициентов вязкости, диффузии и температуропроводности. Сама по себе эта гипотеза не вполне правомерна (хотя, конечно, и не лишена оснований). Она, безусловно, оправдана в качественном смысле, но в количественном отношении названные коэффициенты могут отличаться друг от друга процентов на пятьдесят и более. Кроме того, для решения указанных выше уравнений нужно задать определенные зависимости коэффициента турбулентной вязкости от координат и усредненной скорости потока газа. Как известно, эти зависимости зиждутся на различного рода гипотезах, справедливость которых или вообще сомнительна или может иметь место в довольно узких пределах (даже в этом случае она должна быть подтверждена эмпирически). Другая принципиальная трудность связана с невозможностью детального определения параметров стримеров, их количества и закона распределения в пространстве и во времени. Третья принципиальная трудность связана с корректным определением коэффициентов скоростей реакций рождения и гибели химически активных частиц, протекающих через колебательное возбуждение основных и электронно-возбужденных состояний. Уже только эти обстоятельства говорят о том, что вся теория физико-химических процессов в реакторе может претендовать в лучшем случае на полуколичественный характер. Тем не менее, прагматика предлагаемой математической модели очевидна: она позволяет не только разработать модели более низкого уровня, но и оценить их достоверность, а также выбрать адекватные уровню модели методы расчета.
Так, для определения и оптимизации продольной длины активной зоны реактора можно предложить приближенную модель, основанную на следующих соображениях. Поскольку стримеры имеют хаотические параметры, а время их жизни и время паузы между их поколениями мало по сравнению со временем пребывания газа в реакторе, то с учетом турбулентных пульсаций можно ввести предположение о равномерном заполнении стримерами разрядного промежутка. Следующее допущение касается коэффициентов скоростей реакций рождения химически активных частиц и радикалов. Согласно уравнению (2.1.13) при нормальном режиме реактора, когда процесса VT-релаксации не происходит и вся закаченная в колебательное движение энергия идет на проведение химической реакции, колебательная температура остается величиной постоянной. Стало быть, постоянными будут и соответствующие ей коэффициенты скорости реакции. Это допущение позволяет разорвать связь между уравнениями переноса поступательной и колебательной энергии и рассматривать их независимо. Здесь можно пойти дальше, если предположить, что время жизни возбужденных уровней мало по сравнению со временем распространения стримера, а время гибели активных частиц напротив велико по сравнению с ним. В таких условиях из уравнений (2.1.14) вытекает, что концентрация активных частиц определяется подведенной энергией, т.е. можно вообще отказаться от рассмотрения кинетики рождения активных частиц и считать оправданным приближенное определение их концентрации на основе так называемых G-факторов. Поскольку принято предположение о равномерном распределении стримеров, то в свете сказанного распределение химически активных частиц, находящихся в стримерных следах, следует тоже считать равномерным. В рамках такого подхода можно достаточно корректно исследовать различные каналы рождения и гибели различных частиц в газовом потоке. Наконец, для определения длины активной зоны реактора можно пойти по пути дальнейшего загрубления модели, позволяющего значительно сократить количество рассматриваемых химических реакций. Теоретической базой такого упрощения является основной принцип синергетики - принцип подчинения. Согласно этому принципу долгоживущие моды (компоненты) подчиняют себе короткоживущие. Благодаря этому задача со многими степенями свободы приводится к задаче с одной или в общем случае с несколькими степенями свободы. Применительно к нашей ситуации это означает, что всегда можно выделить основные долгоживущие компоненты, для рождения и гибели которых можно записать аппроксимирующие реальный процесс уравнения. Причем, эти уравнения, количество которых, как правило, невелико (порядка 1-10), могут быть получены как на основе детального анализа различных каналов плазмохимических реакций, так и на основании опытных данных, т.е. эмпирически. Второй путь, разумеется, является более надежным и предпочтительным. Из решений этих уравнений с учетом теплофизических характеристик реактора, определяемых из решения системы уравнений (2.1.10-2.1.13), находятся зависимости концентрации основных компонентов от продольной длины реактора. По характеру этих зависимостей определяется оптимальная длина активной зоны реактора.
В заключение сформулируем требования к методу решения задачи. Решающим здесь является тот факт, что в основу реализации модели положен ряд предположений и гипотез: предположение о равномерном распределении стримеров и химически активных частиц по объему активной зоны, гипотеза Рейнольдса, гипотеза, касающаяся выполнения в данной конкретной ситуации принципа подчинения и пр. Приведенные выше соображения показывают, что при формулировании задачи даже в установленных зависимостях неизбежно введение эмпирических подгоночных параметров, присутствие которых в значительной степени сужает применимость результатов, полученных на основе решения дифференциальных уравнений. Эти и многие другие им подобные соображения показывают, что решение поставленной краевой задачи целесообразно искать на основе метода интегральных соотношений, в котором влияние всякого рода гипотез и эмпирических зависимостей будет в сильной степени сглажено. Заметим, что подобные подходы и методы находят широкое применение в гидродинамике и теплофизике. В таких условиях, казалось бы, упор должен быть сделан на численные методы, применение которых стало всеобщим в связи с бурным развитием вычислительной техники. Однако при всех их достоинствах и привлекательности по нахождению отдельных частных решений, они часто не позволяют понять общих закономерностей, скрытых в данной конкретной задаче. Поэтому при построении общей теории, численных методов совершенно недостаточно, и желательно найти хотя и приближенные, но аналитические решения, позволяющие понять характер решений и стоящую за ними физику. В свете сказанного, в данной работе упор сделан на метод интегральных соотношений, метод Галеркина и их сочетание. Численные методы мы использовали лишь при рассмотрении конкретных примеров и для подтверждения достоверности приближенных аналитических решений. Далее рассмотрены конкретные примеры по реализации предлагаемого подхода.
Анализ зависимости вязкости и температуропроводности газа от температуры
В качестве объектов для экспериментального исследования были выбраны разработанные в ИГЭУ газоразрядные элементы плазмохимических реакторов фронтальных волн ионизации цилиндрического и прямоугольного сечений. В последнем случае подача газа осуществлялась как вдоль, так и перпендикулярно к электродам. Газоразрядный цилиндрический элемент представлял собой диэлектрический цилиндр из стекловолокна длиной 1000 мм, диаметром 320 мм и толщиной стенки 10 мм. Длина активной зоны составляла 700 мм. Снаружи на диэлектрический цилиндр плотно надевался металлический и имеющий отверстия против игл для обеспечения требуемого кольцевого зазора между пятой каждой иглы и металлической рубашкой. Шаг расположения игл равнялся 25 мм, высота игл равнялась 5 мм, зазор между пятой иглы и металлической рубашкой - 0,8 мм. В качестве центрального электрода использовался стержень с коронирующими звездочками. Диаметр каждой звездочки равнялся 70 мм, высота зуба - 8 мм, шаг между зубами - 8 мм, шаг между звездочками - 25 мм. С целью повышения равномерности заполнения отрицательными ионами разрядного промежутка была предусмотрена возможность вращения центрального электрода вокруг оси. Отрицательный высоковольтный электрод подключался к центральному коронирующему электроду, тогда как наружный факельный электрод был заземленным (рис 1.2.3).
Вторая модель представляла собой двухканальный элемент с подачей газа вдоль электродов. Длина активной зоны каждого электрода равнялась 700 мм, ширина 300 мм. Центральный коронирующий высоковолтный электрод 2 был двухстороннего действия, а наружные факельные электроды 1 соединялись с землей. Боковые стенки аппарата были выполнены из прозрачного оргстекла. Схема электрических соединений представлена на рис. 2.6.1. Третья модель представляла собой блок кассетных элементов с подачей газа перпендикулярно электродам. Блок содержал три кассеты коронирующих электродов и четыре кассеты факельных электродов (два двойных и два одинарных электрода). Кассеты коронирующих электродов выполнены из металлических листов размером 300 300 мм , на которых с шагом 25 мм расположены иглы высотой 10мм. Факельные электроды представляли собой металлические листы, покрытые слоем стеклотекстолита, в котором закреплены металлические иглы с шагом расположения 25 мм. Для прохода газа сквозь электроды в них просверлены отверстия диаметром 20 мм с шагом расположения между центрами отверстий равным 25 мм. Электрическая схема соединений электродов приведена на рис. 2.6.2. Для получения сформированного потока каждый из испытуемых аппаратов включался в середину газопровода, полная длина газового тракта которого вместе с аппаратом составляла 3 м. Экспериментальные Щ исследования выполнены на атмосферном воздухе, который Рис.2.6.2. подавался при помощи вентилятора с последующим выбросом в атмосферу. Расход воздуха регулировался задвижкой, поставленной в вытяжном канале. Во всех экспериментах определялись удельная мощность, введенная в активную зону реактора, профиль скоростей и температур на выходе реактора, зависимость температуры газа вблизи стенки реактора от продольной координаты и концентрация озона. Электрическое питание разрядных элементов осуществлялось от генератора постоянного тока мощностью 10 кВт и регулируемым напряжением до 150 кВ. Электрическая мощность реактора определялась по вольтамперной характеристике: напряжение измерялось при помощи киловольтметра и шарового разрядника, а ток - при помощи миллиамперметра, включенного в цепь заземленных электродов. Температура и расход газа определялись при помощи датчиков, имеющих выход на термоанемометр. Измерения концентрации озона производились методом ультрафиолетовой спектроскопии с контролем отдельных проб методом йодометрии. Некоторые результаты экспериментов представлены на рис.2.6.3-2.6. На рис.2.6.3 представлены зависимости удельной мощности, подведенной к активной зоне реактора от приложенного напряжения. Кривая 1 отвечает цилиндрическому элементу, кривая 2 - продольному двухканальному элементу, кривая 3 - трехкассетному, а кривая 4 - однокассетному разрядному элементу.
Поперечный размер активной зоны реакторов стримерной короны
Как уже говорилось в первой главе, в активной зоне плазмохимического реактора протекает целый каскад взаимосвязанных между собой электрофизических, теплофизических и физико-химических процессов, которыми и должны определяться размеры активной зоны реактора. Основными размерами реактора являются длина и ширина его активной зоны. Ширина активной зоны (межэлектродное расстояние) определяется типом разряда и его устойчивостью. Таким образом, ее выбор в основном определяется электрофизическими процессами. Длина активной зоны, связанная со степенью эффективности реактора, определяется интенсивностью физико-химических процессов, которые в свою очередь через коэффициенты скоростей реакций и аэродинамику завязаны с теплофизическими процессами. Однако, как уже упоминалось в первой главе, эта связь до сих пор теоретически не установлена. Дело в том, что математическое моделирование физико-химических процессов в плазмохимических реакторах осуществляется по следующей схеме. Вначале составляются все возможные в данных условиях химические реакции, касающиеся реагентов, подлежащих конверсии, и на основе существующих банков данных определяются константы скорости реакций в пространственно-однородной среде. Число таких реакций может оказаться порядка нескольких тысяч [38]. На втором этапе на основе принятого критерия отбора производится дискредитация принятых к рассмотрению реакций и переход к рабочей базе реакций, число которых по-прежнему остается весьма большим. Далее на основе разработанных программных комплексов производится численное решение уравнений химической кинетики в неподвижной среде. Такой подход решает чрезвычайно важный вопрос о механизмах реакций, но он не позволяет связать эти реакции с протяженностью активной зоны реактора.
Для установления указанной связи нами предлагается следующий существенно упрощающий ситуацию подход, подробно описанный во второй главе и основанный на основном принципе синергетики - принципе подчинения. Применительно к нашей ситуации этот принцип позволяет выделить основные долгоживущие компоненты для рождения и гибели которых можно записать аппроксимирующее уравнение. Причем, это уравнение может быть получено как на основе детального анализа различных каналов плазмохимических реакций, так и эмпирически. По известной методике на основе проведенного математического или физического моделирования определяется формальный порядок той или иной интересующей нас реакции. Конечно, лучше это сделать экспериментально, т.к. эксперимент в данных конкретных условиях позволяет выяснить зависимость коэффициентов скорости реакций от многих факторов: поступательной и колебательной температур газа, удельного энерговклада и пр. Существующие банки данных констант скорости реакций, к сожалению, подобной информации не содержат. Решение этого важного научного вопроса представляет собой громадную задачу, выходящую далеко за рамки данного исследования. Далее на основе полученной информации составляются аппроксимирующие уравнения химической кинетики типа уравнения (2.1.14) для компонентов, представляющих наибольший интерес. В отличие от принятых схем число основных уравнений будет не более 1-5. Из решений этих уравнений с учетом теплофизических характеристик реактора, находятся зависимости концентрации основных компонентов от продольной длины реактора. По характеру этих зависимостей определяется оптимальная длина активной зоны реактора.
При этом нами приняты следующие допущения. В уравнения химической кинетики в пространственно-неоднородной среде входят коэффициенты скорости реакций, определяемых колебательной температурой молекул-реагентов на основе решения уравнений (2.1.13). Поскольку в настоящее время в различных банках данных по константам скоростей реакций интересующая нас зависимость от колебательной температуры отсутствует, мы вынуждены ограничиться рассмотрением только оптимального режима работы реактора, когда вся закаченная в колебательное движение энергия идет на проведение химической реакции, а процесса VT-релаксации не происходит. Как следует из уравнения переноса колебательной энергии (2.1.13), колебательная температура в этом случае остается величиной постоянной, стало быть, постоянным будет и соответствующий ей коэффициент скорости реакции, который в данном случае действительно можно назвать константой скорости реакции. Конечно, при замене истинного механизма химической реакции неким аппроксимирующим процессом следует говорить не о колебательной температуре конкретных молекул-реагентов, а о приведенной колебательной температуре, характеризующей некий бассейн или термостат колебательной энергии. Однако сути дела это не меняет. Последующие два параграфа посвящены реализации предлагаемого подхода.
Похожие диссертации на Прогнозирование основных характеристик плазмохимических реакторов на основе математического моделирования физико-химических процессов в условиях смешанной конвекции
