ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ из "Плазмохимическая технология Том4" Теоретические основы плазмохимической технологии строятся на фундаментальных положениях физической химии плазмы и высокотемпературного газа. Сочетая эти положения с законами тепломассообмена, газодинамики, электродинамики и теориями конденсированных состояний вещества, можно теоретически описать плазмохимические технологические процессы, создать математические модели и, решив их с помощью ЭВМ, проанализировать возможности той или иной технологии, установить ее преимущества и недостатки, осуществить выбор самой рациональной из них для технической реализации. [c.8] Подходы к теоретическому рассмотрению равновесных и неравновесных технологий различны (рис. 1.1). Для изучения равновесных технологий используется термодинамический и кинетический анализ физико-химических процессов, для неравновесных — математический аппарат неравновесной химической кинетики. [c.8] Термодинамическое описание соответствует условиям, при которых в исследуемой системе устанавливается полное равновесие. Это в большинстве случаев идеализированное состояние соответствует энергетическому экстремуму системы — минимуму энтальпии и максимуму энтропии. [c.8] Для расчета равновесных составов разработаны два метода константный и метод экстремумов термодинамических функций. Они различаются лишь своим математическим аппаратом и при правильном использовании дают аналогичные результаты, на основе которых определяют такие важнейшие технологические показатели, какими являются максимально возможные выход продукта и степень использования сырья, минимально возможные затраты сырья и энергии. Термодинамическое описание позволяет установить зависимости равновесного состава системы от трех независимых факторов температуры, давления и соотношения между исходными компонентами. Анализируя зависимости, определяют оптимальные условия, отвечающие наиболее рациональным для данной технологии значениям показателей. [c.8] Кинетические расчеты достаточно сложны и трудоемки, поэтому в них часто вносят упрощающие предположения. Чем сложнее модель, тем полнее она отражает процесс. Так, например, наиболее простой кинетической моделью газофазного процесса является система дифференциальных уравнений, описывающих кинетику химических реакций. Модели, учитывающие газодинамику и процессы смешения, сложнее, однако полнее передают химические и физические процессы, протекающие в реакторе. Аналогично обстоит дело и с процессами в гетерогенных диспергированных средах, где в простейшем случае описываются газодинамика и теплообмен в двухфазном потоке, а более сложные модели учитывают еще и кинетику фазовых и химических превращений. [c.10] Анализ неравновесных плазмохимических систем построен на иных принципах, чем равновесных. В них соотношение кинетики объемных химических превращений и обмена энергией при соударении тяжелых частиц должно отвечать уравнению баланса (уравнению Паули). Входящие в него коэффициенты скорости зависят от сечения столкновения и функций распределения по скоростям и энергиям. Зная эти параметры, составляют систему дифференциальных уравнений, в результате решения которой могут быть установлены и проанализированы элементарные акты, лежащие в основе исследуемых взаимодействий. Однако ввиду трудностей математического плана (сложность решения системы из большого числа дифференциальных уравнений) и отсутствия данных по функциям распределения и сечениям столкновения анализ не всегда возможен, но в ряде случаев решения уже получены (см., например, [1]). Перейдем к более подробному изложению теоретического анализа плазмохимических технологий. [c.10] Вернуться к основной статье