Способ определения кинетических параметров реакции в объеме сыпучего материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (И)(зв 4 С 01 О л. У 14нститут химического 8) относится к термот более простым пу(5 гр ение воля ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ОПРЕПАРАМЕТРОВ РЕАКМАТЕРИАЛА7) Изобрет Г, и др, Термографиледования кинетики - Физическая химия, 1, с. 179"184.ДЕЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ЦИИ В ОБЪЕМЕ СЫПУЧЕГО тем и более достоверно определять кинетические параметры реакций (энергиюактивации, константу скорости тепло.выделения), протекающих в объеме сыпучих материалов, путем помещения втермостат нескольких образцов одинаковой геометрической формы, но различного объема, имеющих температуруокружающей среды, Изменение температуры регистрируют на поверхности ив центре каждого из образцов, фиксируют момент их равенства, и по зависимости температуры центральной точки от времени при данной температуре термостата судят об искомых параметрах.ил.%0 (дг/ф)0 С 1 ф 13039Изобретение относится к термогра=фическим способам определения кинетических параметров (эффективной энергии активации, константы скороститепловыделения) экзотермических реакций, протекающих в объеме сыпучегоили волокнистого материала, и можетбыть использовано в химической и других отраслях промышленности, а такжев научных исследованиях, связанных 10с пожарной безопасностью веществ иматериалов,Цель изобретения - упрощение способа и повьппение достоверности опРеделяемых параметров.15На фиг, 1 изображена схемА замератемператур образца,где й - температура центральнойточки;- температура поверхности об2разца.На фиг, 2 - пример записи температур й и С образца порошка нигро.зина спирторастворимого (красителя)в процессе его выдержки в изотермической среде термостата,где ь - время;М - изменение температуры 1 гза промежуток времени аТв точке, где- температура среды в термостате,На фиг. 3 - схема распределениятемператур по толщине между центроми поверхностью образца в момент, когда е, =с =О.На фиг, 4 - график зависимостискорости самонагревания центральнойточки образца от величины объемаЬЯ/иь)= д(Ч) до моментов, когда 1 = 40=О для образцов порошка нигрозинайспирторвстворимого. На фиг. 5 - график ьп(К(Ц=Е(1/ )в (Аррениусовых координатах),где К( - скорость тепловыделенияматериала в результатеэкзотермической реакциипри температуре50 где (Ь 1/д 2) - скорость самонагреванияматериала при температуреСр - теплоемкость материала;- объемная плотность материала; 2- отрезок, отсекаемый наоси ординат, выражающийпредэкспонент в кинетическом уравнении Аррениуса или константускорости тепловыделения;Е - эффективная энергия активации;К - универсальная газоваяпостоянная;М - угол, образованный граФиком;Т - абсолютная температурассреды.На фиг. 6 - устройство для проведения опыта с четырьмя образцамиразного размера одновременно,На Фиг, 7 - вид по стрелке А нафиг, 6.Способ осуществляют следующим образом.Образцы реагирующего материаларазного объема Ч, Ч , Ч, и Ч одинаковой геометрической формы (сферической или кубической) выдерживают приразных, но постоянных повышениях температур среды в воздушном термостате,например, .сначала прис, (все четыре образца), затем при 1 с , с иОбразцы находятся в проволочныхФкорзиночках, стенки которых проницаемы для окружающего воздуха, нопрепятствуют просыпанию материала, Вкаждом образце измеряют и записываютна диаграммной ленте потенциометратемпературы центральной точки и поверхности образца, а также для удобства с помощью дифФеренциальной термопары - разность этих температур,В процессе самонагревания для каждого образца наступает момент, когда1: -С =О, Для этих моментов по термо"граммам определяют скорость самонагревания центральных точек образцов, равную /дт, (Фиг, 2),Для каждого значения температурысреды по результатам экспериментастроят график д /дс = у(Ч) (фиг. 4). Спомощью графика. на его продолжении ипересечении с ординатой д С/дь определяют (ЬЕ/д ), - скорость самонагревания единичного (равного среднему размеру зерна) объема образца приданной температуре среды. По известной теплоемкости материала С и его объемной плотности р определяют скорость тепловыделения ре 3 1 ЭОЭ 9 акции, протекающей.в объеме материала при температуре, равную .КО,=(М/ьт ), СОпределив КЦ д для ряда значений температур среды, например для си Сс , строят график 1 п(КЯ)=с=Г(1/Т,) в Аррениусовых координатах (Фиг. 5), где Тс - абсолютная температура среды, соответствующая значе- Юсс ф "с и сИз графика (фиг. 5) определяют 1 п(К) как отрезок, отсекаемый графиком на оси координат, где (КО) константа скорости тепловыделения 15 или предэкспоненциальной множитель в кинетическом уравнении Аррениуса, примененном для рассматриваемой задачи, По величине Трй= ЕВ определяют эффективную энергию активации. 20Устройство для осуществления 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 ч - термопара 5. Дифференциальные термопары укреплены фиксированно по отношению к корзиночкам 6 для образцов так, что с их помощью можно измерять разность 30 температур в центре и на поверхности каждого образца. На стойке 1 установлена приставка 7 с четырьмя корзиночками 6 кубической формы раз 22 4ного объема для образцов испытуемого материала. Корзиночки изготовлены из проволочной сетки, позволяющей проникать через нее газам и исключающей просыпание материала образца . Приставка 7 прикреплена к стойке 1 фиксированно с помощью направляющих 8 и пружинных зажимов 9. Угольник 2 при- креплен к стойке 1 с помощью винтов с дистанционными втулками 10, Концы термопар выведены на панель 11,Формула изобретенияСпособ определения кинетических параметров реакции в объеме сыпучего материала, включающий выдержку образцов одинаковой геометрической формы в изотермической среде при различных температурах и регистрацию изменения температуры на их поверхности, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения 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 судят об искомых параметрах.1303922 охвалов Корректор А. Обруч Редакто 2/44 Тираж 777ВНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и откры 13035, Москва, Ж, Раушская на а дписно д. 4/5 Составитель Г. СРевин Техред А. Кравчук изводственно-полиграфическое предпр г. Ужгород, ул, Проектная,