+ O (3p) + H2O (3p) ® O2 + H2O1.20? 10-32Р71O (3p) + O (3p) + O (3p) ® O2 + O (1d) 1.20? 10-32Р72H + OH + HCl ® H2O + HCl1.26? 10-31Р73H + OH + H2 ® H2O + H21.26? 10-31Р74H + OH + O2 ® H2O + O21.26? 10-31Р75H + OH + H2O ® H2O + H2O1.26? 10-31Р76H + OH + Cl2 ® H2O + Cl21.26? 10-31Р77Cl + O (3p) + HCl ® ClO + HCl1.00? 10-32Р78Cl + O (3p) + O2 ® ClO + O21.00? 10-32Р79Cl + O (3p) + H2 ® ClO + H21.00? 10-32Р80Cl + O (3p) + H2O ® ClO + H2O1.00? 10-32Гетерогенние реакції: Р81Cl ® Cl (s) 1.00? 10-2Р82H ® H (s) 2.00? 10-2Р83O (3p) ® O (s) 1.00? 10-2Р84O (1d) ® O (3p) 1Р85Cl + Cl (s) ® Cl21.00? 10-7Р86H + Cl (s) ® HCl1.00? 10-7Р87O (3p) + Cl (s) ® ClO1.00? 10-7Р88Cl + H (s) ® HCl1.00? 10-7Р89H + H (s) ® H21.00? 10-7Р90O (3p) + H (s) ® OH1.00? 10-7Р91Cl + O (s) ® ClO1.00? 10-7Р92H + O (s) ® OH1.00? 10-7Р93O (3p) + O (s) ® O21.00? 10-7
Для реакцій з таблиці 2.2 кінетичні рівняння були сформовані як:
+ B ® продукти реакції (11 - 30, 32 - 35, 38 - 43, 85 - 93)
+ A ® продукти реакції (31, 36, 37, 44)
+ A + A ® продукти реакції (50, 57, 71)
A + A + B ® продукти реакції (45 - 49, 51 - 56, 63, 64, 66 - 70)
+ B + C ® продукти реакції (58 - 62, 65, 72 - 76, 77 - 80)
® продукти реакції (81 - 84)
Для вирішення диференціальних кінетичних рівнянь був використаний метод Гіра. Розрахунки проводилися з використанням готового програмного забезпечення.
Константи швидкості для реакцій електронного удару 1-10, представлених в таблиці 2.2 були розраховані з рівняння:
(2.1)
в використанням максвелловского наближення для функції розподілу електронів по енергіях. Необхідні для розрахунку перетину процесів брали з довідкової літератури. Температура електронів задавалася парамерріческі як=1.5-2.0 еВ, що є типовими значеннями для стаціонарних розрядів, порушуваних при атмосферному тиску. Константи швидкостей реакцій 11-80 були взяті з довідника [9, 10]. Константи швидкості гетерогенної рекомбінації оцінювалися припущенні про перший кінетичному порядку рекомбінації (механізм Або-Ріділа) за формулою
(2.2)
де - ймовірність рекомбінації, - коефіцієнт дифузії частинок і - ефективна довжина дифузії, обумовлена ??геометричними параметрами реактора (,).
. 2 Об'єкт досліджень
Об'єктом досліджень служив ідеалізований плазмохімічний реактор, що складається з трьох різко розмежованих зон (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схема реактора
Вихідні реагенти подаються в зону 1, де відбувається їх змішання. Далі суміш надходить у зону 2, де піддається впливу плазми. Під дією електронних ударів йде утворення атомів і радикалів, які беруть участь у різних хімічних реакціях. Потім газ, що містить як стабільні, так і нестабільні частинки, надходить у зону 3, де відбувається рекомбінація атомів і радикалів до стабільних продуктів. При цьому бралися такі припущення:
1) Профілі концентрації і температури електронів у зоні плазми є ізотропним;
2) Ініціювання хімічних реакцій електронним ударом в зонах 1 і 3 відсутня;
) Транспорт газу не робить впливу на кінетику хімічних реакцій в зоні 2 (мала швидкість потоку, що забезпечує t ін gt; 1 сек)
У таблиці 2.3 наведені зовнішні параметри процесу, використані в розрахунках.
Таблиця 2.3.
Параметри процесу
Вхідні параметриТемпература газу: 300 KТемпература (середня енергія) електронів: 2 еВДавленіе: 1.33? 105 ПаВремя перебування газу в зоні 2: 1-3 secКонцентрація електронів в плазмі: задавалася параметрично в діапазоні 106 - 1016 см - 3
3. Обговорення результатів
. 1 Аналіз кінетики плазмохімічних процесів в чистому HCl
При аналізі кінетики плазмохімічних процесів в чистому хлороводню кінетична схема включала в себе 26 реакцій, а саме Р1,5,6,11,12,15,22,45,47,49,50,52, 54,55,57,58,60,62-64,81,82,85,86,88,89 з таблиці 2.2.
Розрахунки показали, що ступінь перетворення (співвідношення між концентраціями компонентів в зонах 1 і 3) помітно залежить від концентрації електронів. При малих концентраціях електронів (~ 107 см - 3, див. Рис. 3.1.1) стаціонарні концентрації продуктів конверсії Cl, H, Cl2 і H2 на кілька порядків величини нижче концентрації молекул хлороводню. Очевидно, що це пов'язано з низькою швидкістю дисоціації HCl електронним уда...
