SU1303922A1 - Способ определени кинетических параметров реакции в объеме сыпучего материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к термографии и позвол ет более простым путем и более достоверно определ ть кинетические параметры реакций (энергию активации, константу скорости тепло- .выделени ), протекающих в объеме сыпучих материалов, путем помещени  в термостат нескольких образцов одинаковой геометрической формы, но раз личного объема, имеющих температуру окружающей среды. Изменение температуры регистрируют на поверхности и в центре каждого из образцов, фиксируют момент их равенства, и по зависимости температуры центральной точки от времени при данной температуре термостата суд т об искомых параметрах . 7 ил. СлЭ ()

Description

Изобретение относитс  к термогра- фическим способам определени  кинетических параметров (эффективной энергии активации, константы скорости тепловыделени ) экзотермических ре- акций, протекающих в объеме сыпучего ИЛИ волокнистого материала, и может быть использовано в химической и других отрасл х промышленности, а также в научных исследовани х, св занных с пожарной безопасностью веществ и материалов.

Цель изобретени  - упрощение способа и повьшение достоверности определ емых параметров.

На фиг. 1 изображена схема замера температур образца,

де t

- температура центральной точки;

trt - температура поверхности об- 20 фиг. 6.

На ф дени  о разного

На ф

Спос разом.

разда.

На фиг. 2 - пример записи температур tj и t образца Порошка нигро- .зина спирторастворимого (красител ) в процессе его выдержки в изотермической среде термостата} где ТТ - врем ;

- ut - изменение температуры

за промежуток времени л Т в точке, где

Образцы реагирующего материала разного объема V , V, V и 4 одина- ковой геометрической формы (сферической или кубической) вьщерживают при разных, но посто нных повышени х температур среды в воздушном термостате, например, .сначала при t (все четы ре образца), затем при tc, , tc и t( . Образцы наход тс  в проволочных

tg - температура среды в термостате .корзиночках, стенки которых прони- На фиг. 3 - схема распределени  цаемы дл  окружающего воздуха, но температур по толщине между центром преп тствуют просыпанию материала. В и поверхностью образца в момент, ког- 35 каждом образце измер ют и записывают

на диаграммной ленте потенциометра температуры центральной точки и поверхности образца, а также д.п  удобства с помощью дифференциальной тер- 40 мопары - разность этих температур.

В процессе самонагревани  дл  каждого образца наступает момент, когда t,. Дл  этих моментов по термограммам определ ют скорость самонагрев (Аррениусовых координатах), вани  центральных точек образцов, рав- где KQg - скорость тепловыделени  У t/4 o, (фиг. 2). материала в результате экзотермической реакции

да t, t2 0.

На фиг. 4 - график зависимости скорости самонагревани  центральной точки образца от величины объема ut/b)q(V) до моментов, когда t дл . образцов порошка нигрозина спирторйстворимого.

На фиг. 5 - график n(KQo)f (l/ cTj, )1

Дл  каждого значени  температуры среды по результатам эксперимента стро т график bt/i c ip(V) (фиг. -4). С 50 помощью графика на его продолжении и пересечении с ординатой it/u c определ ют (utA o )р - скорость самонагревани  единичного (равного среднему размеру зерна) объема образца при

кдо(г.ьД)„Срр ;

где () - скорость самонагревани 

материала при темпера- 55 данной температуре среды. туре

теплоемкость материала; объемна  плотность материала;

По известной теплоемкос ала Ср и его объемной плот редел ют скорость тепловыд

tnCKQg)

0

5

отрезок, отсекаемый на оси ординат, выражающий предэкспонент Е; кинетическом уравнении Арре- ниуса или константу скорости тепловыделени ;

эффективна  энерги  активации;

универсальна  газова  посто нна ;

угол, образованньй графиком;

абсолютна  температура среды.

На фиг. 6 - устройство дл  проведени  опыта с четырьм  образцами разного размера одновременно.

На фиг. 7 - вид по стрелке А на

Е R

66 Т . Способ осуществл ют следующим образом .

Образцы реагирующего материала разного объема V , V, V и 4 одина- ковой геометрической формы (сферической или кубической) вьщерживают при разных, но посто нных повышени х температур среды в воздушном термостате, например, .сначала при t (все четы ре образца), затем при tc, , tc и t( . Образцы наход тс  в проволочных

корзиночках, стенки которых прони- цаемы дл  окружающего воздуха, но преп тствуют просыпанию материала. В каждом образце измер ют и записывают

вани  центральных точек образцов, рав- У t/4 o, (фиг. 2).

Дл  каждого значени  температуры среды по результатам эксперимента стро т график bt/i c ip(V) (фиг. -4). С 50 помощью графика на его продолжении и пересечении с ординатой it/u c определ ют (utA o )р - скорость самонагревани  единичного (равного среднему размеру зерна) объема образца при

данной температуре среды.

По известной теплоемкости материала Ср и его объемной плотности р определ ют скорость тепловыделени  реакции , протекающей,в объеме материала при температуре t., равную KQo (tA c)oCpp .

Определив KQ дл  р да значений. . температур среды, например дл  tc, , tr. , tл. и t, , стро т график fn(KQo)

tci tc, и tj, , стро т график f(1/Tj) в Аррениусовых координатах (фиг. 5), где Т(, - абсолютна  температура среды, соответствующа  значеНИЯМ tc, , ,

и t.

-, - - сэ :-с

Из графика (фиг. 5) определ ют En(KQ,)o как отрезок, отсекаемый графиком на оси координат, где (КС),,);, - константа скорости тепловыделени  или предэкспоненциальной множитель в кинетическом уравнении Аррениуса, примененном дл  рассматриваемой задачи . По величине E/R определ ют эффективную энергию активации.

Устройство дл  осуществлени  способа состоит из стойки 1, укрепленной в камере воздушного термостата, угольника 2, на котором укреплены дифференциальные термопары 3 и с по- мощью винтов и пластинки 4 - термопара 5. Дифференциальные термопары укреплены фиксированно по отношению к корзиночкам 6 дл  образцов так, чт с их помощью можно измер ть разность температур в центре и на поверхности каждого образца. На стойке 1 установлена приставка 7 с четырьм  корзиночками 6 кубической формы разff

ue.i

.

O

f5 0

25 30

ного объема дл  образцов испытуемого материала. Корзиночки изготовлены из проволочной сетки, позвол ющей проникать через нее газам и исключающей просыпание материала образца. Приставка 7 прикреплена к стойке 1 фиксированно с помощью направл ющих 8 и пружинных зажимов 9. Угольник 2 прикреплен к стойке 1 с помощью винтов с дистанционными втулками 10. Кон1ц 1 термопар выведены на панель 11.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  кинетических параметров реакции в объеме сыпучего материала, включающий выдержку образцов одинаковой геометрической формы в изотермической среде при различных температурах и регистрацию изменени  температуры на их поверхности, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  достоверности , в изотермическую среду помещают образцы различного объема, имеющие температуру окружающей среды, дополнительно регистрируют изменение температуры в центре образцов, фиксируют момент равенства температур в центре и на поверхности образцов и по зависимости температуры центральной точки от времени при данной температуре термостата суд т об искомых параметрах .

   t /,t, f(T

   tc

   иг:2

   ffua.5

   f/Tc

   N

   Составитель Г, Самохвалов Редактор А. Ревин Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

   Заказ 1302/44 Тираж 777Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4