Кинетика гетерогенных необратимых реакций

Научно-технические проблемы развития воздушного транспорта

Одной из основных проблем развития воздушного транспорта является повышение вместимости пассажирских самолетов. От вместим ости само­летов зависит себестоимость пассажиро-километра. Чем выше вмести­мость, тем меньше себестоимость. Себестоимость 1 пассажиро-километра на тяжелых, хотя и сложных реактивных самолетах в 5-10 раз ниже, чем на легких и технически простых поршневых машинах. При этом уменьшается густота движения самолетов.

В последнее время повышенный интерес проявляется к разработке уме­ренно крупных экономичных самолетов вместимостью 200-300 пассажиров.

Второй проблемой является создание тяжелых летательных аппара­тов. До 1988 года рекордсменом мира по грузоподъемности являлся само­лет Ан-124 "Руслан", который в испытательном полете поднял на высоту 10750 м груз 171,2 т при номинальной грузоподъемности 150 т.

В 1988 году создан новый более крупный самолет Ан-225, способный поднять 250 т полезного груза и транспортировать его со скоростью 850 км/ч на расстояние 4500 км. В его фюзеляже можно разместить 16 контей­неров и ли 80 малолитражных автомобилей. Он может принимать крупногабаритные грузы, не помещающиеся в грузовом помеще­нии. Так могут переносится буровые вышки, крупные блоки космической техники и целые аэрокосмические самолеты типа "Буран". Взлетная масса самолета достигает 600 т.

Та же тенденция наблюдается и при конструировании вертолетов.

Третьей проблемой остается повышение топливной экономичности. В настоящее время в мире на первый план выдвинулась проблема топливной экономичности летательных аппаратов. Главные требования к летательным аппаратам располагаются в следующем порядке: экономичность, регуляр­ность, шум, комфорт, скорость.

Из других проблем научно-технического характера развития воздушно­го транспорта можно назвать такие, как:

обеспечение безопасности полетов;

управление воздушным движением;

развитие аэропортов и совершенствование их работы;

автоматизация продажи билетов и резервирования мест;

создание гражданских самолетов укороченного и вертикального взле­тов;

повышение скорости движения.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите основные этапы развития воздушного транспорта.

2. Какие транспортные средства относят к воздушному транспорту?

3. Перечислите основные проблемы воздушного транспорта.

4. Перечислите основные элементы аэропорта.

5. Какие службы необходимы для организации полетов?

6. Перечислите типы аэропортов.

Список литературы:

1. Ярошевич В. П., Шкурин М. И. Транспорт. Общий курс: Учебное пособие / Белорус. гос. ун-т трансп.- Го­мель, 2001.- 389 с. [стр. 269-297]

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%E2%F2%EE%EC%E0%F2_%EF%E5%F0%E5%EA%EE%F1%E0

Лекция №10. Воздушный транспорт. История развития воздушного транспорта. Техническая основа воздушного транспорта. Классификация аэропортов и воздушных трасс. Планировка аэропорта. Организация полетов и руководство движением. Научно-технические проблемы развития воздушного транспорта.

В технике и металлургическом производстве очень часто встречаются гетерогенные процессы. Например, горение твердого и жидкого топлива

С _(т) + О_{2 (г)} → СО_{2 (г)},

окисление металлов

2Zn _(т) + O_{2 (г)} → 2ZnO _(т),

растворение металлов в кислотах

2Al _(т) + 6HCl _(р-р) → 2AlCl_{3 (р-р)} + 3H_{2 (г)},

кристаллизация жидкостей (затвердевание стальных слитков), процессы растворения твердых тел в жидкостях и т.д.

Отличительными особенностями всех гетерогенных процессов являются:

1. Сложность и многостадийность

2. Их протекание зависит от размера и состояния поверхности раздела фаз, от скорости относительного движения фаз

3. В кинетическом уравнении чистые твердые вещества не учитываются. Для гетерогенной реакции, записанной в общем виде

ν _А А _(т) + ν _В В _(р-р) → ν _D D + ν _Е Е,

кинетическое уравнение имеет следующий вид

r = k ·.

К основным стадиям гетерогенных процессов относятся:

1) Диффузия регентов к поверхности раздела фаз (реакционной зоне)

2) Адсорбция одних реагентов на поверхности других, т.е. концентрирование вещества на поверхности раздела фаз

3) Непосредственно химическая реакция

4) Десорбция продуктов реакции с поверхности раздела фаз

5) Диффузия продуктов реакции

Чаще всего лимитирующими стадиями являются первая, третья и пятая стадии. Поэтому скорость последовательной гетерогенной реакции в целом определяется скоростями этих стадий:

r _{гетер.р-ции} = r _диф + r _{хим. р-ции}.

Если r _диф >> r _{хим. р-ции}, то говорят, что реакция протекает в кинетическом режиме и ее скорость описывается уравнением химической кинетики.

Если r _диф << r _{хим. р-ции}, то процесс протекает в диффузионном режиме и ее скорость определяется законами диффузии.

Так как скорости процессов во всех стадиях пропорциональны величине поверхности, то скорости гетерогенных реакций зависят от отношения между величинами поверхности раздела фаз и объема. Согласно первому закону Фика, количество вещества d n, переносимого путем диффузии в направлении некоторой оси x от большей концентрации к меньшей через перпендикулярную этому направлению площадку S за времяd τ, пропорциоанально этой площадке, времени и градиенту концентрации вдоль оси x ()

d n ~ − S ·· d τ (< 0, поэтому в формуле знак «−»)

Коэффициентом пропорциональности является коэффициент диффузии D, зависящий от температуры, природы диффундирующего вещества и среды. Тогда математического выражение первого закона Фика имеет вид

d n = − D · S ·· d τ.

Скорость же гетерогенной реакции, протекающей в диффузионной области, определяется следующим выражением

r = ,

и может быть увеличена путем перемешивания реагентов и движением потоков (ламинарный,− поток параллельной струи в трубах малого диаметра; турбулентный,− хаотичное пульсационное движение масс).

Если r _диф = r _{хим. р-ции}, то говорят, что процесс протекает в переходной области.

Дата добавления: 2013-12-14