79
.
Берілген алгоритм негізінде математикалық маятниктің тербелісін
зерттейтін программа жазылады. [2:65] Программа қатты денелер
механикасында, газдарда, электродинамикадағы және т.б. ғылымның
саласындағы процестерді зерттеуге мҥмкіндік береді.
Жҧмыста алынған нәтижелерді физика курсын оқытуда пайдалануға
болады. Бҧл курс білім алушылардың компьютерлік сауаттылығы негізінде
жҥргізіле отырып, оқу процесінің сапасын арттыруға және білім алушылардың
дҥние танымын қалыптастыруға мҥмкіндік береді.
Әдебиеттер:
1. Савельев И.В. Жалпы физика курсы, І-том. - А., 1977. - 177 б.
2. Косов В.Н., Красков С.А. Численное моделирование на уроках физики.
-А., 2005. - 65 б.
ХИМИЯЛЫҚ РЕАКТОРЛАРДАҒЫ ЭНЕРГИЯ ЖӘНЕ ТЕМПЕРАТУРА
ӚЗГЕРІСТЕРІНІҢ СИПАТТАМАСЫ
Касымов Берикжан Сырымович
Астана қ., Л.Н.Гумилев атындағы Еуразиялық ҧлттық университеті
K_Berikzhan@mail.ru
Химиялық реакторлардағы физикалық аспектілерінің маңыздылығы
сипатталды және әртүрлі реакторларда ӛткізген қоспалардың физикалық
шамаларының ӛзгерістері Maple бағдарламасының кӛмегімен график арқылы
салыстырылды. Салыстырмалы түрде зерттеліп жатқан реакторладың
концентрациясының жоғары дәрежеде болуы сандық әдістер кӛмегімен
қарастырылды және реакцияның ӛту уақытының температураға тәуелді
графиктері тұрғызылды.
Кез келген химиялық реакцияларда бір зат басқа затқа айналғанда жылу
бӛлінеді немесе сіңіріледі. Сондықтан барлық реакцияларды экзотермиялық
және эндотермиялық деп бӛледі. Яғни, экзотермиялық реакция дегеніміз - жылу
бӛле жҥретін реакция, ал эндотермиялық реакция дегеніміз - жылу сіңіре
жҥретін реакциялар. Бҧл реакциялар термохимиялық теңдеулермен
ӛрнектеледі. Термохимиялық теңдеулердің басты ерекшелігі, оларда жылу
эффектісінің шамасы кӛрсетіледі [1]. Ал барлық жылу эффектілерінің шамасы
тікелей температураға тәуелді. Реакторларды қолдану кезіндегі технологтардың
негізгі қызметтері: оның типін анықтау, аппараттың қҧрлымдық және
техникалық параметрлері; ҥдерісті жҥйелендірудегі шарттар және аппараттың
жҧмыс істеуі; қауіпсіздік жағдайларда қажетті шарттарды қабылдай алуға және
реактордың тиянақты жҧмыс істеуі. Яғни, реакторларда жҥретін ҥрдістер мен
80
қҧбылыстардың механизімін және ондағы ҥрдістердің қалай жҥретіндігінің
мағынасы мен мазмҧнын тҥсіну қажет [2]. Сондықтан реакциялар жҥру кезінде
шамалардың физикалық аспектілерін ескеру қажет.
Химиялық реакциялар және тасымалдау қҧбылыстары реакторлардың
нақты ҥрдістерінде бірмезгілде жҥріп отырады. Химиялық реактордағы
қоспаны араластырулар кезінде ортаның қҧрамын ӛзгертеді, яғни оның барлық
физикалық
шамаларының
қасиеттерін
ӛзгертеді
–
тығыздық,
жылусыйымдылық, тҧтқырлық, жылуӛткізгіштік, температура, диффузия т.б.;
басқаша айтқанда реакторда химиялық реакция жҥру кезінде жылу берілу мен
диффузия ҥлкен дәрежелі температураға және реактордағы барлық
реагенттердің концентрациясына әсер етеді [3]. Сол себептен химиялық
реакторларды қҧрастыру кезінде және нақты ҥдерістерде реакторлардың
функциональдық жҧмысының технологиялық режиміне, сонымен қатар
реакторлардағы қҧбылыстар ҥшін барлық физикалық параметрлер мәндеріне
маңызды есептеулер жҥргізу керек. Мҧндай есептеулер химиялық ҥдерістердегі
макрокинетика мен реактордың динамикасын зерттеу арқылы жҥзеге асады.
Химиялық реакторлардың темератураға тәуелділігін математикалық тҧрғыдан
модельдеу ҥшін стационар кҥйдегі энергетикалық байланстарды қолдандым:
Энергетикалық байланыстарды Аррениус теңдеуін қолдану арқылы шешуге
немесе қортынды жасауға болады. Тікелей реакцияның жылдамдығының
температураға байланысы (Аррениус теңдеуі)
0
exp(
),
E
k
k
RT
Мұндағы k –
реакция жылдамдығының тҧрақтысы; k
0
– экспоненциал алды кӛбейткіш, Е –
реакцияның активациялық энергиясы; R – универсал газ тҧрақтысы; Т –
температура.
Температураны 10 градусқа артырғанда, оның реакция жылдамдығының
2-4 есе артатындығы химиялық реакциялардың кинетикасын зерттеулер кезінде
анықталған, ол Аррениус теңдеуімен есептелінеді. Есепетеулердің графиктері
Maple17 бағдарламасының кӛмегімен алынды [4].
[5]
81
Қортындылай келе химиялық реакторлардағы реакция энергиясының
және реакцияға тҥсуші қоспаларды толық араластырудағы температураның
жоғары болуы физикалық аспектілерді жоғары дәрежеде қамтамасыз етеді. 1-
ші суреттен кӛріп тҧрғанымыздай энергияның ӛзгерісі мен температура
ӛзгерісінің тікелей және жанама графиктерінің байланысы сәйкесінше
симметриялы ӛзгереді. Яғни, температура артқан сайын реакциядағы қоспаның
энергиясы кенет арттады. Бірақ ол резонастық қҧбылыс тҧрақты температурада
болмайтындығына графиктен кӛз жеткізуге болады. Сондықтан химиялық
реакторларда жҥретін реакция кезінде физикалық шамалар мен оларға тиісті
заңдылықтарды ескеру қажет.
Әдебиеттер:
1. Крамерс Х., Вестертеп К. Химические реакторы. М.:Химия, 1967. 264 с.
2. Денбиг К.Г., Теория химических реакторов. М.: Наука, 1968. 120 с.
3. Фролов Алексей Анатольевич, исследование теплогидравлических
процессов на стадии концептуального проектирования реакторов четвѐртого
поколения. Москва – 2014.
4.
Учебное пособие «Томский политехнический университет»
Ю.Б. Швалѐв, В.В. Коробочкин общая химическая технология химические
процессы и реакторы
.
5. А.В. Матросов. Основы работы в Maple V Rel. 4, г.Санкт-Петербург
1999 г.
Сурет 1. Реакциядағы қоспалардың ΔЕ мен ΔT тәуелді графигі
Достарыңызбен бөлісу: |
