فيما يلي مخططات التحلل الحراري للثلاثة. دراسة عمليات التحلل الحراري للوقود الحيوي وتطوير طرق زيادة كفاءة استخدامه للطاقة

محاضرة رقم 18. التحلل الحراري

الرابط الببليوغرافي

الخيار 1.

1. عدد النيوترونات في ذرة 4N14:
أ.7.

ب. النيتروجين.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +5 عند دمجه مع الصيغة:
جي.HN03.

4. الحد الأدنى لحالة الأكسدة للنيتروجين في مركب (مذكور أدناه) بالصيغة:
أ.ن2.

ب- الفوسفور.

6. أصغر نصف قطر للذرة:
ج.ف.

ب. Ca3P2.

8. حمض النيتروز يتوافق مع أكسيد بالصيغة:
ب.N203.

10. معامل العامل المؤكسد في التفاعل مخططه
Ag + HN03(KOHC) -> AgN03 + N02 + H20:
ب.4.

11. قم بتكوين المعادلات الجزيئية لتفاعلات التحولات التالية:
ف -> P205 -> H3P04 -> Na3P04.

1. 4P + 5O2 = 2P2O5
P0 -5e → P+5 عامل اختزال
O20 + 2*2e→2O-2 عامل مؤكسد
2. P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
3. H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
3H+ + 3OH- = 3H2O

12. أكمل العبارة: "التآصل هو..."
وجود مادتين بسيطتين أو أكثر من نفس العنصر الكيميائي، تختلفان في التركيب والخصائص.

13. أي من المواد التي صيغها هي: KOH، CO2، Zn، CuO، HC1، CaCO3 يتفاعل معها حمض النيتريك المخفف؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
HNO3 + كوه → KNO3 + H2O
3CuO + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3H2O
10HNO3 مخفف + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات النحاس (II):
Cu(N03)2 --> CuO + X + 02.

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
معامل المجموع = 9

15. عندما تفاعل 37 جم من هيدروكسيد الكالسيوم مع كبريتات الأمونيوم، تم الحصول على 15 جم من الأمونيا. احسب الكسر الكتلي لإنتاج الأمونيا من الكسر الممكن نظريًا.
Ca(OH) 2 +(NH4)2 SO4 =CaSO4+2NH3*H2O
M Ca(OH)2=40+32+2=74 جم/مول.
ن Ca(OH)2 =37: 74=0.5 مول
1 مول Ca(OH)2: 2 مول NH3
0.5:1 مول
M NH3 = 17 جم \ مول
الوزن 17*1=17 جرام.
العائد (NH3) = 15: 17 = 0.88 = 88٪

الخيار 2.

الجزء أ. اختبارات الاختيار من متعدد

1. عدد النيوترونات في ذرة 7N15:
أ.8.

خامسا الفوسفور.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +4 عند دمجه مع الصيغة:
ب.ن02.

4. الحد الأدنى من حالة أكسدة الفوسفور مع الصيغة:
ب.PH3.

5. من بين العناصر الكيميائية المذكورة، فإن أكبر السالبية الكهربية في المركبات هي:
في سيرا

6. أصغر نصف قطر للذرة ورمزه :
ز.C1.

7. فقط العامل المختزل هو الذي يمكن أن يكون مادة بالصيغة:
ب. NH3.

8. حمض الفوسفور H3P03 يتوافق مع أكسيد بالصيغة:
ب.P2O3

النحاس + HN03(KOHC) -> النحاس (N03)2 + N02 + H20:
ب.4.

الجزء ب. أسئلة ذات إجابات حرة

11. قم بتكوين المعادلات الجزيئية للتفاعلات التالية للمخطط
لا → N02 → HN03 → NaN03.

1. 2NO + O2 = 2NO2
N+2 -2e→N+4 عامل اختزال
O20 +2*2e→2O-2 عامل مؤكسد
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
ح + + أوه - = H2O

12. أكمل العبارة التالية: "الملح الصخري هو..."
ملح نترات البوتاسيوم والصوديوم والأمونيوم، يستخدم في تكنولوجيا المتفجرات وفي الهندسة الزراعية للأسمدة.

13. أي من المواد التي صيغها: Mg, Ag, AgN03, BaO, C02, KN03, NaOH يتفاعل معها حمض الأرثوفوسفوريك؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 ملغ + 2H3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3H2
2H3PO4 +3BaO = Ba3(PO4)2 + 3H2O
Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات الصوديوم
NaN03 → NaN02 + X.
أوجد مجموع المعاملات في المعادلة.
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
مجموع الاحتمالات - 5

15. ما حجم الأمونيا (غير متوفر) الذي يمكن الحصول عليه من تفاعل 15 م3 من النيتروجين مع الهيدروجين الزائد، إذا كان ناتج الأمونيا 10% من الممكن نظريًا؟
N2 + 3H2 = 2NH3
ن (N2) = 15000 /22.4 = 669 (مول)
ن(NH3) = 2*669 = 1339.28 (مول)
Vtheor.(NH3) = 1339.28*22.4= 29999 (dm3)
Vpract. (NH3) = 29999*0.9 = 26999 (dm3) = 26,999 م3

الخيار 3.

الجزء أ. اختبارات الاختيار من متعدد

1. عدد النيوترونات في ذرة 20Ca40:
ب 20.

2. توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة في ذرة العنصر 2e,5e يتوافق مع:
أ. أزوت.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +2 عند دمجه مع الصيغة:
ب. لا.

4. الحد الأقصى لدرجة أكسدة النيتروجين مع الصيغة:
جي.HN03.

أ. بور.

مثل.

جي.N3P04.

8. حمض النيتريك يتوافق مع أكسيد بالصيغة:
جي.ن205.

10. المعامل قبل المؤكسد في الدائرة
Ag + HN03 (مخفف) -> AgN03 + NO + H20:
ب.4.

الجزء ب. أسئلة ذات إجابات حرة

11. قم بتكوين معادلات التفاعل الجزيئي حسب الرسم التخطيطي
N2 → NH3 → NH3 H20 → (NH4)2S04.
خذ بعين الاعتبار المعادلة 1 من وجهة نظر نظرية ORR، واكتب المعادلة 3 في الصورة الأيونية.
1. N2 + 3H2 = 2NH3
N20 +2*3e→2N-3 عامل مؤكسد
H20 -2*1е→2H+1 عامل اختزال
2. NH3 + H2O = NH3*H20
3. 2NH3*H20 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +2H2O
2NH3*H20 + 2H+= 2NH4+ +2H2O

12. أكمل العبارة: "عدد الذرات الموجودة في كاتيون الأمونيوم..."
يساوي 5.

13. أي من المواد التي صيغتها: S03، KOH، CaO، Mg، N205، Na2C03 يتفاعل معها حمض النيتريك المخفف؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
HNO3 (ديل.) + KOH = KNO3 + H2O
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O
10HNO3 مخفف + 4 ملغ = 4 ملغ (NO3)2 + N2O + 3H2O
2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات الفضة
AgNOg → Ag + X + 02.
اكتب مجموع المعاملات في المعادلة.
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
7

15. تفاعل النيتروجين بحجم 56 لتر مع الهيدروجين الزائد. الجزء الحجمي من إنتاج الأمونيا هو 50% من الممكن نظريًا. احسب حجم الأمونيا المنتجة.
N2 + 3H2 = 2NH3
ن(N2) = 56 /22.4 = 2.5 (مول)
n(النظري)(NH3) = 2*2.5 = 5 (مول)
Vpract. (NH3) = 5*22.4*0.5 = 56 لتر

الخيار 4.

الجزء أ. اختبارات الاختيار من متعدد

1. عدد النيوترونات في النظير 19K39:
في 20.

2. توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة في ذرة العنصر 2e، 8e، 5e يتوافق مع:
ب- الفوسفور.

3. يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة تساوي 0 عند دمجه مع الصيغة:
أ.ن2.

4. حالة الأكسدة القصوى للفوسفور مع الصيغة:
جي.N3P04.

5. من بين العناصر الكيميائية المدرجة، العناصر التالية لها أقل سالبية كهربية في المركبات:
أ. البريليوم.

6. أكبر نصف قطر لذرة العنصر الكيميائي ورمزه:
أ. سي.

7. المادة التي لها الصيغة فقط هي التي يمكن أن تكون عاملاً مؤكسدًا:
جي.HN03.

8. يتوافق حمض الأرثوفوسفوريك مع أكسيد بالصيغة:
ز.P2O5.

10. المعامل قبل المؤكسد في الدائرة
النحاس + HN03(ديل) -> النحاس (N03)2 + NO + H20:
ز.8.

الجزء ب. أسئلة ذات إجابات حرة

11. قم بتكوين معادلات التفاعل الجزيئي حسب المخطط:
لا → N02 → HN03 → NH4N03.
خذ المعادلة 1 من وجهة نظر ORR، واكتب المعادلة 3 في الصورة الأيونية.
1. 2NO + O2 = 2NO2
N+2 -2e→N+4 عامل اختزال
O20 +2*2e→2O-2 عامل مؤكسد
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. NH3 + HNO3 = NH4NO3
NH3 + H+ = NH4+

12. أكمل العبارة: "التعديلات المتآصلة للفوسفور هي..."
الفوسفور الأبيض والأحمر والأسود

13. أي من المواد التي صيغها هي: Zn, CuO, Cu, NaOH, S02, NaN03, K2C03 يتفاعل معها حمض الأرثوفوسفوريك؟ اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 الزنك + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2↓ + 3H2
3CuO + 2H3PO4 = Cu3(PO4)2 + 3H2O
3K2CO3 + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O + 3CO2

14. أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات الحديد (II):
Fe(N03)2 → FeO + N02 + X.
أوجد مجموع المعاملات في المعادلة.
2Fe(NO3)2 = 2FeO + 4NO2 + O2

15. عندما تم حرق 62 جم من الفوسفور في الأكسجين، تم الحصول على 130 جم من أكسيد الفوسفور (V) من الكمية الممكنة نظريًا. احسب الجزء الكتلي من محصول أكسيد الفوسفور (V).
4P + 5O2 = 2P2O5
ن(ف) = 62/31 = 2 مول
نثور.(P2O5) = 0.5*2 = 1 مول
مثيور (P2O5) = 1*142 = 142 جم
الإخراج = mpract./mtheor. = 130/142=0.92 = 92%

تقدم هذه الورقة مراجعة للأدبيات المتعلقة بالطرق الحرارية لتحليل أنواع الوقود المختلفة: درجات مختلفة من الفحم، وأنواع مختلفة من الوقود الحيوي والكتلة الحيوية. يتم إجراء مراجعة لدراسات قياس الوزن الحراري، ويتم وصف منحنيات قياس الوزن الحراري، ويتم إجراء تحليل لعملية التحلل الحراري لأنواع الوقود المختلفة، سواء في البيئة الخاملة أو المؤكسدة. يتم استخدام نماذج مختلفة لحساب المعلمات الحركية مثل طاقة التنشيط والعامل الأسي المسبق. تقدم المقالة وصفًا لهذه النماذج ومقارنة قيم المعلمات الحركية المحددة على أساس نماذج مختلفة. الاتجاه الواعد الآخر لاستخدام خصائص حركية معينة هو النمذجة العددية (CFD - نمذجة ديناميكيات الموائع الحسابية) لعمليات الاحتراق، ونقل الحرارة، وديناميكيات الموائع. يتم توفير مراجعة للبرامج التجارية ومنتجات التطوير المستخدمة لهذه الأغراض. يتم استخلاص الاستنتاجات حول التطبيق الإضافي للخصائص الحركية في دراسة عمليات الاحتراق.

الوقود الحيوي

التحلل الحراري

دراسة الوزن الحراري

دراسة حركية

طاقة التفعيل

عامل ما قبل الأسي

النمذجة الرقمية.

1. ليوبوف ف.ك. زيادة كفاءة استخدام الطاقة للوقود الحيوي / ف.ك. ليوبوف، إس. ليوبوف. – أرخانجيلسك، 2010. – 496 ص.

2. بويكو إي.أ. تحسين مخطط التحليل الحراري المعقد للوقود العضوي الصلب / أ.أ. بويكو، د.ج. ديديشين، م.يو. أوجاي وآخرون // السبت. علمي ترجمة: مشاكل البيئة والتنمية الحضرية. T.1. – كراسنويارسك، 2001. – ص314-319.

3. أوريبي م. التحليل الحركي لتفاعلات الطور السائل من بيانات درجة الحرارة المبرمجة. التمييز المتسلسل للنماذج الحركية المحتملة / M.I. أوريبي، أ.ر. سلفادور، أ. جويلياس // ثيرموكيم. اكتا. - 1995. - V.94. - رقم 2. – ص333-343.

4. بويكو إي.أ. تحسين مخطط التحليل الحراري المعقد للوقود العضوي الصلب / أ.أ. بويكو، د.ج. ديديشين، م.يو. أوجاي وآخرون // السبت. علمي ترجمة: مشاكل البيئة والتنمية الحضرية. T.1. – كراسنويارسك، 2001. – ص314-319.

5. شيشماريف ب. تحسين وتنفيذ التحليل الحراري المعقد في ممارسة استخدام الطاقة لفحم كانسكو-أتشينسك: أطروحة. ...كاند. أولئك. الخيال العلمي. – المؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم المهني العالي “جامعة ولاية كراسنويارسك التقنية” ، 2006. – 208 ص.

6. بودوريف م.م. تحسين تكنولوجيا إنتاج نبيذ المائدة على أساس استخدام رقائق البلوط: أطروحة. ...كاند. أولئك. الخيال العلمي. أكاديمية موسكو الحكومية التكنولوجية. – موسكو، 2002 – 258 ص.

7. م. براغا ر.، ماجستير Melo D.، M. Aquino F. التوصيف والدراسة المقارنة لحركية الانحلال الحراري لقشر الأرز وعشب الفيل. J ثيرم الشرج كالوريم. 2013; دوى:10.1007/s10973-013-3503.

8. Li L.، Wang G.، Wang S.، Qin S. التحليل الحراري والحركي لمحصول الطاقة في القدس الخرشوف باستخدام نموذج طاقة التنشيط الموزع. J ثيرم الشرج كالوريم. 2013; دوى:10.1007/s10973-013-3115-2.

9. Zhao H.، Yan H.، Dong S.، Zhang Y.، Sun B.، Zhang C.، Ai Y.، Chen B.، Liu Q.، Sui T.، Qin S. دراسة قياس الجاذبية الحرارية للتحلل الحراري خصائص وحركية بقايا الطحالب الكبيرة Macrocystis pyrifera. J ثيرم الشرج كالوريم. 2013;111:1685-1690.

10. ج. موث م.، ج.م. كارفيليو سي، إف سي. Servulo E.، G. Mothe C. دراسة حركية للزيوت الخام الثقيلة عن طريق التحليل الحراري. J ثيرم الشرج كالوريم. 2013;111:663-668.

11. أوليفيرا إل إي، جيورداني دي إس، بايفا إي إم المعلمات الحركية والديناميكية الحرارية لتطاير وقود الديزل الحيوي من باباسو وزيت النخيل والديزل المعدني عن طريق التحليل الحراري الوزني (TG). J ثيرم الشرج كالوريم. 2013; دوى:10.1007/s10973-011-2163-8.

12. Slopiecka K.، Bartocci P.، Fantozzi F. تحليل قياس الحرارة الحراري والدراسة الحركية للانحلال الحراري لخشب الحور. طاقة التطبيق. 2012؛ 97: 491-497.

13. Villanueva M.، Proupin J.، Rodriguez-Anon J.A.، Fraga-Grueiro L.، Salgado J.، Barros N. التوصيف النشط للكتلة الحيوية للغابات عن طريق قياس السعرات الحرارية والتحليل الحراري. J ثيرم الشرج كالوريم. 2011; 104: 61-67.

14. Nowak B., Karlstrom O., Backman P., Brink A., Zevenhoven M., Voglsam S., Winter F., Hupa M. قيود النقل الشامل في قياس الجاذبية الحرارية لتغويز الكتلة الحيوية. J ثيرم الشرج كالوريم. 2013;111:183-192.

15. Williams A., Jones J.M., Ma L., Pourkashanian M. الملوثات الناتجة عن احتراق وقود الكتلة الحيوية الصلبة. بروغ إنيرجي كومبسشن سسي 201؛38:113-137.

16. http://www.netzsch-thermal-analogy.com/en/products-solutions/thermogravimetric-analogy/tg-449-f3-jupiter.html. تم الوصول إليه في 30 يوليو 2014

17. http://ru.mt.com/ru/ru/home/products/Laboratory_Analytics_Browse/TA_Family_Browse/TGA.html

18. http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/N53 70742

19. http://www.shimadzu.com/an/thermal/tga50.html

20. http://www.ssi.himadzu.com/products/literature/Mass_Spec/GCMS-QP2010_Plus_F.pdf

21. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60286a799? JournalCode=ancham

22. http://www.ulvac-riko.co.jp/English/index_eng.htm

23. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac50049a774

24. http://www.linseis.com/ru/pribory/termogravimet rija/tga-pt1000/

25. http://www.leco.com/

26. http://www.tainstruments.com/product.aspx?id=31&n=1&siteid=11&gclid=CMzFn-iX0cECFcTVcgode0UARQ

27. Pokrobko S.، Krol D. أبحاث قياس الحرارة الوزنية للتحلل الجاف. J ثيرم الشرج كالوريم. 2012؛ دوى: 10.1007/s10973-012-2398-z.

28. Li L.، Wang G.، Wang S.، Qin S. التحليل الحراري والحركي لمحصول الطاقة في خرشوف القدس باستخدام نموذج طاقة التنشيط الموزع. J ثيرم الشرج كالوريم. 2013; دوى:10.1007/s10973-013-3115-2.

29. د.ك. شين، إس جو، كيه إتش. لو، أ.ف. بريدجواتر، إم إكس. دراسة فانغ الحركية على التحلل الحراري للأخشاب في البيئة المؤكسدة. وقود. 2009; دوى: 10.1016/j.fuel.2008.10.034.

30. برينس إم جيه، بتاسينسكي كيه جيه، يانسن إف جي جي جي. J الشرج Appl الانحلال الحراري 2006؛ 77: 28-34.

31. فانغ إم إكس، شين دي كيه، لي واي إكس، يو سي جيه، لوه زي واي، سين كيه إف J الشرج Appl الانحلال الحراري 2006؛ 77: 22-7.

32. بلباو آر.، ماسترال جي. إف.، ألديا إم. إي.، سيمانوس جي. جيه أنال أبل الانحلال الحراري 1997؛ 39:53-64.

33. د.ك. شين، إس. جو، باوشينج جين، إم إكس. فانغ. آليات التحلل الحراري للخشب في البيئات الخاملة والمؤكسدة باستخدام طرق DAEM. تقنية الموارد الحيوية. 2011; 102:2047-52.

34. Korobeinichev O.P.، Paletsky A.A.، Munko B. Gonchikzhapov، Shundrina I.K.، Haixiang Chen، Naian Liu. كيمياء الاحتراق وحركية التحلل لوقود الغابات. بروسيديا المهندس. 2013; 62:182-193.

35. فان دن فيلدين إم، بايينز جيه، بريمس إيه، جانسينز بي، راف ديويل. الأساسيات والحركية وامتصاص الحرارة لتفاعل الانحلال الحراري للكتلة الحيوية. تجديد الطاقة 201؛35:232-42.

36. Muller-Hagedorn M.، Bockhorn H.، Krebs L.، Muller U. دراسة حركية مقارنة عن الانحلال الحراري لثلاثة أنواع مختلفة من الأخشاب. J الشرج أبل بيرول 2003؛ 68-69: 231-49.

37. Vecchio S.، Luciano G.، Franceschi E. دراسة حركية استكشافية عن التحلل الحراري لخمسة أنواع من الأخشاب للتطبيقات في المجال الأثري. آن تشيم 200؛ 96: 715-25.

38. شاكيا ب. التحليل الحراري للنفايات البلاستيكية لتوليد وقود مفيد يحتوي على الهيدروجين باستخدام عملية كيميائية حرارية شمسية. ماجستير في الهندسة مارس 2007، سيدني.

39. Senneca O.، Chirone R.، Masi S.، Salatino P. دراسة قياس الحرارة الحرارية للوقود الصلب غير الأحفوري 1. الانحلال الحراري الخامل. وقود الطاقة 2002؛ 16: 653-660.

40. Cai J.، Liu R. بحث عن تبخر الماء في عملية الانحلال الحراري للكتلة الحيوية. وقود الطاقة 2007؛ 21:3695-7.

41. Yao F.، Wu Q.، Lei Y.، Guo W.، Xu Y. حركية التحلل الحراري للألياف الطبيعية: طاقة التنشيط مع تحليل قياس الحرارة الحراري الديناميكي. بوليم ديجراد ستابيل 200؛ 93: 90-8.

42. Li Z.، Liu C.، Che Z.، Qian J.، Zhao W.، Zhu Q. تحليل الفحم والتحلل الحراري للكتلة الحيوية باستخدام نموذج طاقة التنشيط الموزعة. بيوريسورس تكن 2009؛ 100: 948-952.

43. Authier O.، Thunin E.، Plion P.، Schönnenbeck C.، Leyssens G.، Brilhac J-F.، Porcheron L. دراسة حركية لتطاير الفحم المسحوق لنمذجة CFD للغلاية. الوقود 2014؛ 122:254-60.

44. Chapman P.J., Morrison S. نمذجة CFD لمراجل الكتلة الحيوية والتحقق من صحة التصميم. الهندسة / التشطيب والتحويل وقائع المؤتمر 2001.

45. ديكتريف أ.أ. النمذجة الرياضية للعمليات التكنولوجية ذات درجات الحرارة العالية. مؤتمر بمشاركة دولية "الندوة الثامنة لعموم الجامعات الروسية حول الفيزياء الحرارية والطاقة". ملخصات التقارير. - ايكاترينبرج، 2013.

46. كولازو جيه، بورتيرو جيه، ميجويز جي إل، غرناطة إي، جوميز إم إيه. المحاكاة العددية لمراجل الكتلة الحيوية صغيرة الحجم. تحويل وإدارة الطاقة 2012؛ 64: 87-96.

47. Hajek J., Jurena T. نمذجة احتراق الكتلة الحيوية الصلبة بقدرة 1 ميجاوات: نموذج قاعدة مبسط قائم على التوازن مقرونًا بمحاكاة CFD على لوح الطفو. المعاملات الهندسية الكيميائية 2012؛ 29: 745-750.

48. Porteiro J.، Collazo J.، Patino D.، Granada E.، Gonzalez J.C.M.، Miguez L. النمذجة العددية للغلاية المنزلية ذات حبيبات الكتلة الحيوية. الطاقة والوقود 2009؛ 23: 1067-75.

49. Chaney J.، Liu H.، Li J. نظرة عامة على نماذج CFD لمراجل الحبيبات ذات القاعدة الثابتة صغيرة الحجم مع النتائج الأولية من نهج مبسط. إنيرجي كونف آند ماناج 201؛63:149-56.

50. Papadikis K.، Gu S.، Bridgwater A.V.، Gerhauser H. تطبيق CFD لنموذج الانحلال الحراري السريع للكتلة الحيوية. فيول بروك تكن 200؛90:504-12.

51. Ion V., Popescu F., روليا G. نموذج الانحلال الحراري للكتلة الحيوية لتطبيق CFD. جي ثيرم الشرج كالوريم 2013؛ 111:1811-15.

52. العباس A.H.، ناصر J.، Dodds D. نمذجة CFD لاحتراق وقود الليجنيت بالهواء الثابت والوقود الأكسجيني في فرن بقدرة 100 كيلو وات. الوقود 2011؛ 90: 1778-95.

53. يانغ Y.B.، ياماوتشي H.، ناصرزاده V.، سويثنبانك J. آثار تطاير الوقود على احتراق رقائق الخشب وترميد النفايات الصلبة البلدية المحاكية في طبقة معبأة. الوقود 2003؛ 82: 2205-2221.

مقدمة

الوقود الحيوي هو مصدر نظيف ومتجدد للطاقة. من السمات المهمة للكتلة الحيوية الخشبية أنها لا تحتوي فعليًا على الكبريت والفوسفور، وبالتالي فإن المنتجات الغازية النهائية لاحتراقها هي ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. وبالإضافة إلى ذلك فإن التوسع في استخدام الوقود الحيوي - المنتجات المدرجة في دورة مغلقة من إنتاج واستهلاك ثاني أكسيد الكربون - يمثل بديلاً جذاباً في تطوير الطاقة الحديثة.

يُظهر تقييم إمكانية معالجة نفايات الخشب احتمالات واسعة لاستخدامها للطاقة، ومع ذلك، هناك العديد من العوامل التي لها تأثير معين على كفاءة استخدام الكتلة الحيوية الخشبية. على سبيل المثال، يمكن أن يختلف محتوى الرطوبة في الوقود الخشبي على نطاق واسع إلى حد ما. وهذا يؤدي إلى بعض الصعوبات عند استخدامها في أجهزة الاحتراق الموجودة. كما أن توزيع حجم جسيمات الوقود له تأثير كبير على كفاءة الاحتراق. الانحرافات في أحجام الجسيمات، لأعلى ولأسفل، عما هو مثالي لنوع معين من أجهزة الاحتراق تقلل من كفاءة تشغيله. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخصائص الفيزيائية والكيميائية والحرارية لأنواع مختلفة من الكتلة الحيوية الخشبية لها بعض الاختلافات، لذا فإن معرفة الخصائص المحددة للكتلة الحيوية الخشبية تسمح بالتطوير المؤهل وتنفيذ التدابير اللازمة للتشغيل الفعال اقتصاديًا وبيئيًا لوحدات الغلايات.

وفي هذا الصدد، فإن دراسة العمليات التي تحدث أثناء احتراق الوقود الخشبي، ودراسة تأثير العوامل المختلفة على كفاءة احتراق الوقود الخشبي هي مهمة ملحة للغاية. لحلها، يتم استخدام طرق التحليل الحراري.

يمكن إجراء التحليل الحراري إما وفقًا لنظام تحليل حراري معقد، يجمع بين قياس الوزن الحراري (تحليل TG)، والتحليل الحراري التفاضلي (تحليل DTA)، وكروماتوغرافيا الغاز (تحليل GC)، والقياس الطيفي للأشعة تحت الحمراء للغازات (تحليل IR) داخل منشأة واحدة. هناك كلا من المشتقات التي تم إنتاجها تجاريا لفترة طويلة، والمحللات الحرارية المتزامنة الحديثة.

يتم تحديد نجاح البحث باستخدام التحليل الحراري إلى حد كبير من خلال مستوى المعدات التقنية. بادئ ذي بدء، ينطبق هذا على الأساليب الفيزيائية والكيميائية مثل التحليل الحراري الحراري والتفاضلي.

حاليًا، يتم إنتاج عدد كبير من الأجهزة المصممة خصيصًا للتحليل الحراري في بلدان مختلفة من العالم. إذا كانت الشركات الفردية في البداية متخصصة في إنتاج نوع واحد أو نوعين من الأجهزة، فهناك الآن ميل لإنتاج مجمعات المعدات التي توفر الدراسة الأكثر اكتمالا للخصائص الكيميائية الحرارية والفيزيائية الحرارية لمجموعة واسعة من المواد.

هناك عدد كبير إلى حد ما من الأعمال حول موضوع الطرق الحرارية لتحليل الوقود الحيوي، منذ عام 1868 تم نشر أعمال حول تحليلات قياس الوزن الحراري الموجودة في قواعد البيانات الدولية (بيانات Science Direct). إذا نظرنا إلى قواعد البيانات الروسية، فإنها لا تحتوي على العديد من الأعمال المتعلقة بدراسات قياس الوزن الحراري للوقود الحيوي.

تحتوي قاعدة البيانات (المكتبة) على 1139 عملاً مخصصًا لقضايا قياس الجاذبية الحرارية. وهي في الأساس دراسات قياس الوزن الحراري لمختلف المكونات الكيميائية والمخاليط وما إلى ذلك. أما بالنسبة للوقود الصلب، فهناك عدد من الأعمال المنشورة حول قياس الوزن الحراري والأبحاث الحركية للفحم (حوض كانسك-آشينسك)، وتم الدفاع عن أطروحة المرشح حول موضوع: "تحسين وتنفيذ التحليل الحراري المعقد في ممارسة استخدام الطاقة فحم كانسك-اتشينسك." تتم دراسة هذا الموضوع بنشاط في جامعة ولاية كراسنويارسك التقنية. ولكن العمل على دراسة الوقود الحيوي باستخدام طرق التحليل الحراري: الخشب بمختلف أنواعه، وكريات الخشب (الكريات)، والقوالب، وما إلى ذلك. لا يكفي في المجلات الروسية.

تم نشر 284 عملاً في المجلات الروسية حول موضوع التحليل الحراري المعقد. ومن بين هذه الأعمال، تم تخصيص عمل واحد فقط لدراسة الوقود الحيوي في الصناعات الغذائية والتجهيزية: "التحليل الحراري الشامل لعمليات التحلل الحراري للأخشاب". تصف الأعمال المتبقية التحليل الحراري المعقد لمختلف المعادن، وعمليات التحول الكيميائي الحراري، وما إلى ذلك. المجلات الروسية التي تنشر أعمالاً حول هذا الموضوع هي "كيمياء الوقود الصلب"، "مجلة الكيمياء التطبيقية"، "كيمياء المواد الخام النباتية"، إلخ.

وهكذا، في الأدبيات التقنية الروسية، يتم إيلاء اهتمام غير كاف لدراسة الوقود الصلب باستخدام طرق التحليل الحراري، وخاصة الوقود الحيوي الخشبي.

المجلات الدولية المنشورة حول هذا الموضوع هي: مجلة التحليل الحراري وقياس السعرات الحرارية، Thermochimica Acta، مجلة الانحلال الحراري التحليلي والتطبيقي، الوقود، الموارد الحيوية والتكنولوجيا الحيوية، الكتلة الحيوية والطاقة الحيوية، تكنولوجيا معالجة الوقود. تم نشر العديد من الأعمال في هذه المجلات التي تصف دراسات قياس الوزن الحراري لأنواع مختلفة من الكتلة الحيوية: قشور الأرز، وعشب الفيل، والخرشوف، وقشور الجوز (أريكا كاتيو)، والكتلة الحيوية المائية: الطحالب الدقيقة وعشب البط. هناك أيضًا أعمال تتعلق بالبحث عن النفط الخام والديزل الحيوي وزيت النخيل والديزل المعدني. ومن بين الأعمال المتعلقة بالوقود الحيوي الخشبي، هناك مقالات عن نتائج الدراسات الوزنية الحرارية والحركية لأشجار الحور والزان، وشجرة الفاكهة وشجرة آدم، وكذلك بعض أنواع الأشجار الصنوبرية. ومع ذلك، من الواضح أن المنشورات التي تكشف الصورة الكاملة لدراسات القياس الحراري والحركي لأنواع مختلفة من الأخشاب والوقود الحيوي الخشبي في المنشورات الدولية ليست كافية.

تحليل سلسلة الأدوات
للتحليل الحراري

تم تنفيذ الجزء التجريبي من العمل بشكل أساسي على معدات الشركات التالية: Netzsch Geratebau GmbH. سيلب (ألمانيا)، ميتلر توليدو (سويسرا)، بيركين إلمر إنسترومنتس (الولايات المتحدة الأمريكية)، شركة شيمادزو (اليابان)، تي إيه إنسترومنتس (الولايات المتحدة الأمريكية).

شركة Netzsch Geratebau GmbH. تنتج شركة Selb (ألمانيا) محللًا حراريًا متزامنًا STA 449 Jupiter، يعمل في نطاق درجة حرارة 25-1300 درجة مئوية. يوفر جهاز التحكم في درجة الحرارة عشر سرعات تسخين من 0.1 إلى 100 درجة مئوية أو من 0.1 إلى 10 درجة مئوية/دقيقة. حد الوزن - 10 جم (مع البوتقة)، الفاصل الزمني لقياس الكتلة من 12.5 إلى 500 مجم، الدقة + 0.05 مجم. بالنسبة للتحليل الحراري التفاضلي، تتراوح الحساسية من 25 ميكروفولت إلى 1 مللي فولت. يعمل الجهاز عن طريق نفخ غاز خامل وغاز التفاعل عبر غرفة التفاعل أو في فراغ يصل إلى 10-3 باسكال. من الممكن إرفاق مرفق ECA لتسجيل الغازات المنبعثة، والتي يتم إرسالها بواسطة تيار من الغاز الحامل إلى مقياس الكاثارومتر الخاص بالمحلل الحراري 403 ETA، بناءً على تحديد ذرات الغاز المشعة.

تسمح أجهزة التحليل الحراري TGA/SDTA من شركة Mettler Toledo (سويسرا) بإجراء قياسات حرارية وزنية وتفاضلية متزامنة. تتراوح درجة حرارة التشغيل من 20 إلى 1100 أو 1600 درجة مئوية، ومعدل التسخين من 0.01 إلى 100 درجة مئوية/دقيقة؛ وقت التبريد من 1000 إلى 100 درجة مئوية في 20 دقيقة؛ موازين دقيقة للغاية مدمجة بحد وزن يبلغ 1 أو 5 جم، ودقة وضوح تبلغ 1 أو 0.1 ميكروجرام. يقوم الجهاز بتنفيذ المعايرة التلقائية للموازين الدقيقة للغاية باستخدام الأوزان المدمجة؛ دقة إشارة DTA هي - 0.005 درجة مئوية؛ المعايرة على أساس درجات حرارة انصهار العينات القياسية للمعادن النقية؛ الترتيب الأفقي للفرن يقلل من الأخطاء الناجمة عن الإمداد غير المتكافئ لغاز العمل. يوفر الفرن المحكم القدرة على العمل في بيئات غازية مختلفة، بالإضافة إلى فراغ يصل إلى 0.1 باسكال؛ وحدة التحكم الآلي لاثنين من الغازات العاملة؛ جهاز أخذ العينات التلقائي للتحليل التلقائي لسلسلة من العينات؛ الواجهات التي توفر الاتصال بمقاييس فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء ومطياف الكتلة لتحليل المنتجات الغازية المنبعثة؛ مجموعة واسعة من البوتقات للعينات من مواد مختلفة بأحجام تتراوح من 30 إلى 900 ميكرولتر.

تعمل شركة Perkin-Elmer Instruments (الولايات المتحدة الأمريكية) على تطوير معدات للتحليل الحراري لسنوات عديدة. يتم تمثيل أدوات قياس الجاذبية الحرارية بنماذج Pyris TGA. وتتميز بالحساسية العالية وسهولة الاستخدام والصيانة. تتيح لك الدرجة العالية من التشغيل الآلي لجميع العمليات تقليل وقت توقف الجهاز إلى الحد الأدنى والقضاء فعليًا على الأخطاء العرضية الناجمة عن إجراءات المشغل غير الصحيحة في مرحلة تحميل الجهاز. الجهاز مصمم ليعمل حتى درجات حرارة 1000 درجة مئوية و1500 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجهيز الجهاز بجهاز أخذ العينات التلقائي أو مطياف الكتلة لتحليل غازات العادم. بالإضافة إلى ذلك، تنتج هذه الشركة محللًا حراريًا متزامنًا للعلامة التجارية STA 6000، والذي يستخدم على نطاق واسع بين الباحثين المشاركين في قياس الجاذبية الحرارية. يعمل هذا المحلل، مثل العديد من المحللين الآخرين، في الوضع التلقائي مع برنامج يسمح لك بالحصول على منحنيات TG وDTG وDSC ومنحنيات التغيير الشامل في الوضع التلقائي.

تقدم شركة Shimadzu (اليابان) عدة أنواع من أدوات التحليل الحراري. وتشمل هذه الأدوات TGA 50/50H وTGA 51/51H، مما يوفر التحليل في نطاق درجات الحرارة من 20 إلى 1000/1500 درجة مئوية مع معدل تسخين من 0.1 إلى 50/100 درجة مئوية/دقيقة. يتراوح نطاق التغير في كتلة العينة من 20 مجم إلى 2 جم. ومن بين المزايا التقنية الرئيسية لتطورات هذه الشركة محطة عمل التحليل الحراري TA 600 WS، والتي تتيح لك الجمع بين أربعة أجهزة تحليل حرارية من النوع TGA51/51H. التسجيل التلقائي والتحكم في قياسات TG وDTG وDTA وDSC - بيانات ونتائج تحليل الغاز للمنتجات عبر واجهة RS 232 وتنتج هذه الشركة أيضًا أجهزة تسمح بتسجيل المخططات اللونية. أحدث الابتكارات هو GC-MS QP2010Plus (شيمادزو، اليابان)، المجهز بنظام الانحلال الحراري EGA/PY-3030D (Frontier Lab، اليابان). تتم معالجة النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام برنامج GCMS Solution 2.72. تتم عملية التحلل الحراري دون الوصول إلى الأكسجين، مما يجعل من الممكن تحليل مكونات الغاز المنبعثة.

بالإضافة إلى الشركات التي تمت مناقشتها أعلاه، هناك العديد من الشركات الأخرى العاملة في مجال إنتاج المحللات الحرارية، مثل Stanton Redcroft مع محلل Unirelax، والذي يسمح، في نفس الوقت مع التحليلات الحرارية والحرارية، بقياسات الخواص الميكانيكية والعازلة للمواد، قياسات إزالة الاستقطاب، أخذ المنحنيات الميكانيكية الحرارية، قياسات اللزوجة تنتج شركة "Ulvac Sinku-Rika" (اليابان) سلسلة من أدوات التحليل الحراري؛ تنتج شركة Du Pont (الولايات المتحدة الأمريكية) مجموعة من أدوات التحليل الحراري: نظام التحليل الحراري؛ تقوم شركة Linseis (الولايات المتحدة الأمريكية) بتطوير معدات صناعية للبحث التحليلي الحراري. تتمتع معدات التحليل الحراري من شركة Leco Corporation (الولايات المتحدة الأمريكية) بوظيفة جيدة؛ يتم ضمان الدقة العالية للدراسات التحليلية الحرارية من خلال سلسلة من أجهزة التحليل الحراري من شركة Rheometric Scientific, Inc (الولايات المتحدة الأمريكية). ومع ذلك، فإن العديد من هذه الأجهزة لا تستخدم على نطاق واسع بين الباحثين، وفي المنشورات العلمية هناك أعمال قليلة حيث تم تنفيذ الجزء التجريبي على أجهزة من هذه الشركات المصنعة.

تحليل الأدب
وفقا لقياس الوزن الحراري
بحث

كما ذكر أعلاه، تم نشر حوالي ألفي ورقة بحثية حول دراسات قياس الوزن الحراري. تم نشر معظم الأعمال في مجلة التحليل الحراري وقياس السعرات الحرارية ومجلة Thermochimica Acta. يعرض المقال نتائج دراسات قياس الحرارة الوزنية لعملية الانحلال الحراري للكتلة الحيوية الجافة: الحبوب والشوفان والقش ومزارع الطاقة (كوكروسورجو). يتم إعطاء الخصائص الحرارية لكل من المواد التي تمت دراستها. وهي الرطوبة ومحتوى المواد المتطايرة ومحتوى الرماد والقيمة الحرارية المنخفضة. تراوح متوسط محتوى الرطوبة في الكتلة الحيوية المدروسة من 5 إلى 10%، ومحتوى الرماد من 2 إلى 5%، ومحتوى المواد المتطايرة في المتوسط 85%، والقيمة الحرارية الأقل 15.5 ميجا جول/كجم. بناءً على هذه البيانات، يمكننا أن نستنتج أن محتوى المواد المتطايرة مرتفع، ومحتوى الرطوبة منخفض، على الرغم من أن المقالة لا تصف أي عمليات تجفيف إضافية. كما أن محتوى الرماد صغير أيضًا، وتكون القيمة الحرارية الصافية على مستوى الوقود الحيوي الخشبي. وفقًا للتركيبة العنصرية لعينات الاختبار، يتم تقديم بيانات حول محتوى الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين لكل كتلة جافة بالهواء، والتي يمكن مقارنتها بقيم الوقود الحيوي الخشبي وهي في حدود 45، 7، 1، 44% على التوالي. وعلى النقيض من الوقود الحيوي الخشبي، تظهر في العينات المعطاة من المحاصيل الزراعية محتوى صغير من الكبريت والكلور - 1 و0.05% على التوالي. يجب أن تؤخذ نسبة Cl/S بعين الاعتبار عند اختيار الوقود الحيوي لغلايات الطاقة. القيمة الحدية لهذه النسبة هي 0.454. عند قيمة أقل من ذلك، تقل شدة التأثير التآكل للكلور بشكل حاد، وذلك بسبب الميل الأكبر لتكوين مكونات الكبريت المعدنية في فرن الغلاية. علاوة على ذلك، يتم وصف عمليات التجفيف وإطلاق المواد المتطايرة في بيئة خاملة (في الأرجون) بمعدل تدفق غاز يبلغ 50 مل / دقيقة، ويتم الحصول على منحنيات TG وDTG لكل عينة. واستنادا إلى طريقة التحليل الطيفي الشامل، تم إجراء التحليل النوعي والكمي للمنتجات الغازية. يعرض المقال أيضًا قيم القيمة الحرارية المنخفضة، والتي تم تحديدها باستخدام التركيب المسعري، والقيم المئوية لحصص المنتجات الغازية: H2، CH4، H2O، CO، CO2. أظهرت القيم الحرارية لمنتجات الانحلال الحراري للكتلة الحيوية الزراعية أنه يمكن استخدامها في توربينات الغاز وغلايات الطاقة.

يتم دمج العديد من المقالات حول أبحاث قياس الوزن الحراري مع التحليل الحركي. في هذه المقالة، استنادا إلى بيانات قياس الحرارة الحرارية، تم إجراء دراسة حركية لقشر الأرز وعشب الفيل. ويرد وصف نظري لعملية الانحلال الحراري، وطرق حدوثها والمنتجات الناتجة. تهدف الدراسة إلى تحليل عملية التحلل الحراري وتحديد معالمها الحركية مثل طاقة التنشيط اللازمة لكسر روابط الهيمسيلولوز والسليلوز (الهولوسيلوز). تم إجراء الدراسة الحركية على مدى التحلل الحراري للهولوسيلوز (الهيمسيلولوز + السليلوز) بناءً على بيانات التحليل الحراري الوزني باستخدام نموذج Ozawa-Flynn-Wall والحركية الحرة. ويرد أيضًا في العمل الحسابات الرياضية لتحديد طاقة التنشيط والعامل الأسي المسبق وترتيب التفاعل. بمقارنة قشر الأرز وعشب الفيل باستخدام بيانات التحليل الفيزيائي الحراري العنصري، يمكننا أن نستنتج أن العينات المدروسة تختلف في خصائص كل من الوقود الحيوي الخشبي والكتلة الحيوية للمحاصيل، وهي انخفاض محتوى المواد المتطايرة: 52% لقشر الأرز و65% لعشب الفيل، محتوى الرماد الأعلى: 34% و7% على التوالي، ولم يتجاوز محتوى الرطوبة 10%. أظهر التحليل الأولي انخفاضًا في نسبة الكربون والأكسجين، ولكن محتوى الهيدروجين أعلى مقارنةً بالوقود الحيوي الخشبي والكتلة الحيوية للمحاصيل. يتم عرض منحنيات TG وDTG الكلاسيكية في قسم النتائج والمناقشة. تظهر المنحنيات المعطاة بوضوح عملية التجفيف وإطلاق المواد المتطايرة. يحتوي منحنى DTG على قمة واضحة واحدة، والتي تصف عملية إطلاق المواد المتطايرة. يتم أيضًا عرض منحنيات لتحديد طاقة التنشيط اعتمادًا على درجة التحلل بناءً على نموذج Ozawa-Flynn-Wall والحركية الحرة في هذا العمل. كان متوسط طاقات التنشيط لقشور الأرز بناءً على نموذج أوزاوا-فلين-وول ونموذج الحركية الحرة 221 و229 كيلوجول/مول، على التوالي، وبالنسبة لعشب الفيل كانا 218 و227 كيلوجول/مول. من طاقات التنشيط التي تم الحصول عليها، نستنتج أن قشر الأرز يحتاج إلى المزيد من الطاقة لتحلل بوليمرات الهيمسيلولوز والسليلوز، وهو ما يمكن تفسيره بمحتوى الرماد العالي، مما يؤدي إلى قيود في نقل الحرارة والكتلة. يتميز الوقود الحيوي المدروس بسلوك حراري مماثل على الرغم من اختلاف نسب مكوناته (الهيمسيلولوز، السليلوز، اللجنين والرماد).

يعرض المقال نتائج الدراسات الوزنية الحرارية والحركية لخرشوف القدس. تمت زراعة هذه الخضار في تربة مالحة في مقاطعة يانتاي (الصين). يتم تجفيف الدرنة لمدة أربعة أيام، ثم يتم طحنها وغربلتها من خلال منخل سعة 125 ميكرون. تم إجراء دراسة قياس الوزن الحراري باستخدام محلل Mettler Toledo TGA/DSC1 STARe. تم اختيار وزن العينة ليكون 7-10 ملغم، والذي يستخدم عادة في معظم التجارب. لتقييم حركية عملية الانحلال الحراري، تم اختيار نموذج طاقة التنشيط الحركي الموزع. متوسط قيم المحتوى الرطوبي، محتوى المواد المتطايرة، محتوى الكربون الثابت والرماد لخرشوف القدس كان: 3.0؛ 75.0; 18.0; 5.0% على التوالي. إن محتويات المواد المتطايرة والكربون والرماد قابلة للمقارنة بقيم الوقود الحيوي الخشبي. تم تقسيم المنحنيات المميزة لتحليلات TG وDTG إلى ثلاث مراحل. المرحلة الأولى، تحدث في نطاق درجة الحرارة المحيطة إلى 170 درجة مئوية، والثانية من 170 درجة مئوية إلى 420 درجة مئوية. المرحلة الثالثة تتوافق مع نطاق درجة الحرارة من 420 درجة مئوية إلى 700 درجة مئوية. وبالاعتماد على درجة تحول مادة الاختبار تم الحصول على قيم الخصائص الحركية (طاقة التنشيط، العامل السابق الأسي، ترتيب التفاعل). كان متوسط طاقة التنشيط لخرشوف القدس 172 كيلوجول/مول، وهو قريب من قيمة الوقود الحيوي الخشبي وأنواع الكتلة الحيوية الأخرى. تم التوصل إلى أن عملية الانحلال الحراري لخرشوف القدس تتم على ثلاث مراحل، حيث يحدث الجزء الرئيسي من التحلل الحراري في نطاق درجات الحرارة من 190 إلى 380 درجة مئوية. تتراوح طاقة التنشيط لعينات الدرنات، المحسوبة على أساس النموذج الحركي الموزع، من 146 إلى 232 كيلوجول/مول، اعتمادًا على درجة التحلل.

يتم تقديم تحليل البيانات التجريبية لأنواع مختلفة من الخشب: الحور الرجراج، البتولا، البلوط والصنوبر. في هذا العمل، أجريت دراسات TG والتحليل الحركي في الهواء. يتكون الوقود الحيوي الخشبي من الهيمسيلولوز والسليلوز واللجنين، والتي تتحلل في نطاقات درجات الحرارة: 225-325، 305-375 و250-500 درجة مئوية. وتتكون عملية الأكسدة من مرحلتين: الأولى هي عملية إطلاق المواد المتطايرة، وهي المكونات الرئيسية للكتلة الحيوية، والمرحلة الثانية هي تحلل اللجنين واحتراق بقايا فحم الكوك في المراحل المبكرة. وتختلف هذه العملية كثيراً عن عملية التحلل الحراري في بيئة خاملة، حيث أن وجود الأكسجين له تأثير كبير ويسبب صعوبات إضافية، مثل زيادة درجة تحلل المواد عند درجات حرارة منخفضة واحتراق بقايا فحم الكوك. تتناول هذه المقالة إعدادًا تجريبيًا لدراسة عملية الانحلال الحراري والاحتراق، والحصول على منحنيات TG وDTG الكلاسيكية لأشجار البتولا والحور الرجراج والبلوط والصنوبر بمعدل تسخين 10 درجات مئوية في الدقيقة. وعلى النقيض من البيئة الخاملة، فإن منحنيات DTG في بيئة مؤكسدة لها ذروتان مميزتان. تتوافق الذروة الأولى مع الحد الأقصى لمعدل إطلاق المواد المتطايرة، والثانية تميز احتراق بقايا فحم الكوك. كما تم إجراء دراسات TG وDTG بمعدل تسخين مرتفع قدره 100 درجة مئوية/دقيقة. منحنى DTG عند معدل تسخين مرتفع له ذروة أقل وضوحًا، والتي تصف عملية احتراق بقايا فحم الكوك، على عكس معدل التسخين المنخفض. تحدد المادة طاقات التنشيط لعملية إطلاق المواد المتطايرة. يعتمد النموذج الحركي على قانون أرهينيوس. في هذه الحالة، تم أخذ أمر التفاعل أولاً. وبناء على هذه النظرية، تم حساب المعلمات الحركية من منحنى الانحدار الخطي مع قيم الارتباط. في هذه المقالة، تنقسم عملية التحلل الحراري بأكملها إلى تفاعلين منفصلين ويوصف كل منهما بقانون أرهينيوس من الرتبة الأولى. تختلف طاقة التنشيط للتفاعل الأول عند درجة حرارة منخفضة قليلاً باختلاف أنواع الخشب وتتراوح من 104 إلى 125 كيلوجول/مول. تزداد قيمة طاقة التنشيط مع زيادة معدل التسخين. في المقابل فإن طاقة التنشيط للمرحلة الثانية من التفاعل تختلف بشكل كبير بين الصخور المختلفة وتتراوح من 89 إلى 220 كيلوجول/مول وتتغير بشكل أكثر سلاسة مع زيادة معدل التسخين. ويخلص العمل إلى استنتاجات حول تبخر الرطوبة في عينات الخشب، والتي تبدأ بالتبخر عند درجات حرارة تتجاوز 80 درجة مئوية، وتستمر حتى تصل درجة حرارة المادة إلى 120 درجة مئوية. من 120 درجة مئوية إلى 240 درجة مئوية هناك تغير طفيف في كتلة المادة التي تم اختبارها، في نطاق درجة الحرارة من 240 إلى 360 درجة مئوية تعتبر عملية الانحلال الحراري ماصة للحرارة، من 320 إلى 450 درجة مئوية تتحلل جزيئات الخشب بسرعة أكبر و يحدث فقدان سريع وكبير للكتلة. يتم تمثيل التغييرات الهيكلية عن طريق ضغط وتقسيم طبقة الفحم.

تم نشر مقال في مجلة "Bioresource Technology" يصف آليات التحلل الحراري للخشب (باستخدام مثال البتولا) في البيئات الخاملة والهوائية، وذلك باستخدام أساليب نموذج طاقة التنشيط الموزعة. تم إجراء مقارنة بين قيم طاقة التنشيط المحددة باستخدام النموذج الحركي العالمي ونموذج طاقة التنشيط الموزعة. تم إجراء الجزء التجريبي على محلل حراري Mettler Toledo TGA/SDTA 8951E في بيئة خاملة (نيتروجين) بمعدلات تسخين مختلفة: 5، 10، 15، 20، 30 و40 درجة مئوية / دقيقة. يكشف المقال بالتفصيل عن الحسابات النظرية التي تصف النموذج الموزع لتحديد طاقة التنشيط والنموذج الحركي الشامل. وخلص المقال أيضًا إلى أن التحلل الحراري للخشب يتم تحديده بشكل أساسي من خلال عملية تحلل السليلوز. اعتمادًا على درجة التحلل، تتراوح قيم طاقة التنشيط للبتولا باستخدام النموذج الموزع من 175 إلى 235 كيلوجول/مول. يتم عرض بيانات عن طاقات التنشيط للبتولا والصنوبر، والتي تم تحديدها باستخدام النموذج الحركي العالمي. اعتمادًا على معدل التسخين، تتراوح القيم من 120 إلى 250 كيلوجول/مول. وبالتالي، فإن متوسط القيمة يكون ضمن 180 كيلوجول/مول. في الختام تم التوصل إلى الاستنتاجات التالية أن النموذج الحركي العالمي يصف التحلل الحراري عن طريق التفاعلات التي تسود في المرحلة الرئيسية لفقد الكتلة (في نطاق إنتاج المواد المتطايرة). ونظرًا لارتفاع معامل الارتباط (R2>0.9) المستقرأ من البيانات التجريبية، يمكن تطبيق النموذج الحركي العالمي لوصف عملية التحلل الحراري للوقود الحيوي في كل من البيئات الخاملة والمؤكسدة. يصف النموذج الحركي الموزع عملية تحلل الكتلة الحيوية بواسطة نظام تفاعلات من الدرجة الأولى لا رجعة فيها. ووفقا لنتائج النموذج الحركي الموزع كانت قيم طاقة التنشيط أعلى من تلك المستخدمة في النموذج الحركي العالمي. لا يمكن استخدام النموذج الحركي الموزع لوصف عملية التحلل الحراري للوقود الحيوي في بيئة مؤكسدة بسبب تعقيد التفاعلات التي تحدث في المرحلة الثانية.

علماء من جامعة ولاية نوفوسيبيرسك تحت إشراف البروفيسور. O.P. نشر Korobeinichev عملاً يصف عملية التحلل الحراري واحتراق الصنوبر السيبيري. وكانت المواد المختارة للدراسة هي لحاء الصنوبر وإبر الصنوبر والجزء الجذعي من الخشب. أجريت الدراسات بمعدلات تسخين بطيئة (10، 20، 30، 40 و50 ك/دقيقة) على محلل حراري متزامن Netzsch STA 409 PC وعند تسخين سريع في مفاعل تدفق كوارتز (100-200 ك/ث). كما توضح هذه المقالة جميع المراحل الكيميائية لعملية التحلل الحراري واحتراق الوقود الخشبي، كما تصف تركيبة المنتجات الغازية المنطلقة نتيجة عملية التحلل الحراري. لوصف حركية وقود الغابات، تم اقتراح "نموذج زائف من الدرجة الأولى مكون من مكونين مع مراحل منفصلة"، مع التمييز بين ثلاث مراحل في عملية الانحلال الحراري. تتراوح طاقة التنشيط لخشب جذع الصنوبر بمعدلات تسخين تتراوح من 10 إلى 100 ك/دقيقة من 112 إلى 125 كج/مول. تنخفض طاقة التنشيط للمرحلة الثانية من 145 إلى 80 كيلوجول/مول مع زيادة معدل التسخين من 10 إلى 100 ك/دقيقة. تعرض المقالة أيضًا منحنيات كلاسيكية لفقد الكتلة اعتمادًا على درجة الحرارة بمعدلات تسخين مختلفة: 10، 20، 30، 40، 50 ك/دقيقة لعينات من لحاء الصنوبر في بيئة خاملة (بيئة الهيليوم) وبيئة مؤكسدة (هيليوم و21 % أكسجين). يوجد جدول بمتوسط قيم طاقة التنشيط لعينات من جذع الصنوبر ولحاء الصنوبر وإبر الصنوبر. تتراوح طاقات التنشيط من 164 إلى 184 كيلوجول/مول.

مقال يعرض التحليل الوزني الحراري والحركي لعملية التحلل الحراري لأشجار الحور، نشره علماء إيطاليون من جامعة بيروجيا، لا يقدم فقط قيم الخصائص الحركية المحددة على أساس أي نموذج، بل يقدم أيضًا مقارنة للخصائص الحركية المحددة على أساس نماذج مختلفة. وبالتالي، يقدم المقال قيمة طاقة التنشيط التي تحددها طريقة كيسنجر، وهي 153.92 كيلوجول/مول. تنتمي طريقة كيسنجر إلى النموذج الحركي الحر للطرق غير متساوية الحرارة، بما في ذلك نماذج أوزاوا-فلين-وول وفيازوفكين. للمقارنة، يقدم هذا العمل جدولا لقيم طاقات التنشيط والعامل الأسي المسبق ودرجة التحلل لأشجار الحور، والتي تم تحديدها على أساس نماذج مختلفة: أوزاوا-فلين-وول وكيسنجر. تتحد القيم جيدًا مع بعضها البعض ولها قيم متشابهة. وبالتالي، فإن متوسط طاقة التنشيط المحددة بناءً على نموذج أوزاوا-فلين-وول هو 158.58 كيلوجول/مول، وهي قريبة جدًا من طاقة التنشيط المحددة بناءً على نموذج كيسنجر (153.92 كيلوجول/مول). أجريت التجارب في بيئة خاملة (النيتروجين) بأربعة معدلات تسخين مختلفة: 2، 5، 10، 15 ك/دقيقة، وبناءً على ذلك تم تحديد الخصائص الحركية بناءً على بيانات التحليل الوزني الحراري بمعدلات تسخين منخفضة. تعرض المقالة أيضًا قيمة طاقة التنشيط التي تم الحصول عليها بمعدل تسخين مرتفع قدره 100 ك/دقيقة من المقالة، وهو ما يساوي 54.1 كيلو جول/مول. يفسر الاختلاف في القيم بحقيقة أنه في هذا العمل يتم استخدام تقنية خاصة لدراسة عملية الانحلال الحراري لأشجار الحور سريعة النمو إلى درجة حرارة نهائية تبلغ 700 درجة مئوية.

هناك أيضًا أعمال في الأدبيات تصف التحليلات TG والحركية لأنواع الأخشاب المختلفة. تم نشر العديد من الأعمال التي تصف تحليل TG وسلوك المواد المختلفة: البلاستيك، ومشتقات الخشب، وعمليات تبخر الرطوبة، والألياف المختلفة.

تم تخصيص عدد كبير من الأعمال لدراسة الوقود السائل: زيت الوقود والديزل الحيوي وزيت النخيل والديزل المعدني.

كما تم تحديد طاقة التنشيط لزيت الوقود باستخدام نماذج فريدمان وأوزاوا-فلين-وول القياسية. اعتمادًا على درجة التحلل، تتراوح طاقة التنشيط لزيت الوقود من 80 إلى 170 كيلوجول/مول. بالنسبة لبعض أنواع زيت الوقود، تكون قيم طاقة التنشيط عند درجة التحلل α = 0.9 ضمن 244 كيلوجول/مول. يتراوح متوسط طاقة التنشيط لزيت الوقود خلال عملية الاحتراق بأكملها بين 120-130 كيلوجول/مول. تم تحديد قيم طاقة التنشيط هذه باستخدام برنامج Thermokinetics، الذي يحسب قيم طاقة التنشيط بناءً على بيانات قياس الوزن الحراري. يعد هذا العمل واحدًا من الأعمال القليلة التي تصف الحركية والتحلل الحراري للوقود السائل باستخدام زيت الوقود كمثال.

في هذه المقالة، تم إجراء تحليل قياس الوزن الحراري على نموذج التوازن الحراري Shimadzu TGA-50 في نطاق درجات الحرارة من 303 إلى 873 كلفن مع معدل تسخين 283 كلفن/دقيقة في بيئة خاملة بمعدل تدفق نيتروجين قدره 50 مل/دقيقة. تمت دراسة عينات من وقود الديزل الحيوي وزيت النخيل والديزل المعدني. يعتمد النموذج الحركي على معادلة أرهينيوس العامة، والتي تم دمجها بشكل أكبر بناءً على نموذج أوزاوا-فلين-وول. تم تحديد المعلمات الحركية بناءً على منحنيات TG المرسومة بثلاثة معدلات تسخين مختلفة: 10، 15، 20 درجة مئوية/دقيقة. بالنسبة للديزل المعدني، كان متوسط طاقة التنشيط 44.9 كيلوجول/مول، لوقود الديزل الحيوي 76.37 كيلوجول/مول، لوقود الديزل النخيل 87 كيلوجول/مول. وفي الختام تم استخلاص الاستنتاجات حول تحديد درجة الغليان واعتمادها على محتوى المكونات المتطايرة. يحتوي الديزل المعدني على كمية كبيرة من المواد المتطايرة مقارنة بوقود النخيل والديزل الحيوي، وبالتالي قيمة طاقة تنشيط أقل.

تم إيلاء الكثير من الاهتمام لدراسة الفحم، سواء في الخارج أو في بلدنا. توفر المقالة بيانات من التحليل الحركي للفحم البيتوميني والفحم الهزيل مقارنة بالكتلة الحيوية (ساق الذرة). يتمتع الفحم بقيمة طاقة تنشيط أعلى من الوقود الحيوي، والتي تتراوح من 290 إلى 340 كيلوجول/مول، أي 299 كيلوجول/مول للفحم البيتوميني و338 كيلوجول/مول للفحم الخالي من الدهون.

نشر علماء من مختبر إدارة المخاطر وحماية البيئة بجامعة هوت الألزاس في مولوز (فرنسا) عملاً حول الدراسة الحركية لنوعين من الفحم: الفحم الكولومبي والجنوب أفريقي. تم إجراء البحث في مفاعل من النوع المتساقط تم تصنيعه في مختبر جامعة هوت الألزاس. وكانت القيم التي تم الحصول عليها للفحم 120 و 119 كيلوجول / مول، على التوالي. هذه القيم أقل من المتوسط، حيث تم استخدام مخطط كوباياشي مع المعلمات المحسنة لتحديدها. توضح المقالة بالتفصيل الحسابات النظرية لتحديد المعلمات الحركية باستخدام هذه الطريقة.

في الختام يمكن أن نستنتج أنه يمكن استخدام البيانات المتعلقة بالخصائص الحركية في النمذجة العددية لعمليات إطلاق المواد المتطايرة، لحساب توازن الكتلة وتوازن الطاقة لعملية إطلاق المواد المتطايرة نفسها. يمكن استخدام الخصائص الحركية التي تم الحصول عليها في معادلات نقل الحرارة والكتلة التي تعتمد عليها خوارزمية التشغيل للبرنامج المصمم للمحاكاة. البرنامج الأكثر شيوعًا هو المنتج التجاري Ansys Fluent، المصمم لمحاكاة العمليات التي تحدث في أجهزة الاحتراق لوحدات الغلايات، وهي عمليات الاحتراق ونقل الحرارة والكتلة ونقل الحرارة. يتم استخدام هذا البرنامج ليس فقط من قبل العلماء لمحاكاة العمليات، ولكن أيضًا من قبل الشركات المصنعة الكبرى لوحدات الغلايات، مثل ألستوم وغيرها، أيضًا لمحاكاة فئة كبيرة من مشاكل ديناميكيات الموائع، ونقل الحرارة والاحتراق، وطرق ديناميكيات الموائع الحسابية. يتم استخدام حزم البرامج المطبقة على أساسها على نطاق واسع (CFX، STAR، CCM+، OpenFoam، Flow Vision، وما إلى ذلك). قامت الجامعة الفيدرالية السيبيرية بتطوير حزمة البرامج الخاصة بها "SigmaFlow"، والتي تطبق المنهجية التقليدية لحزم CFD العالمية. هذا هو تقدير للمعادلات الأصلية في الإحداثيات المنحنية غير المتعامدة، على قالب مركزي؛ حل نظام المعادلات من خلال التكرارات العالمية في إطار مفهوم التقسيم إلى عمليات فيزيائية باستخدام إجراء تصحيح الضغط المتسق (SIMPLE) مع تنظيم Rhee-Chow؛ تقدير المصطلحات الحملية لمعادلات النقل في الجزء الضمني باستخدام الاختلافات أحادية الجانب والتصحيح في الجزء الصريح لمخططات التقريب ذات الترتيب الأعلى؛ حل المعادلات التفاضلية باستخدام طرق متعددة الشبكات.

تم نشر عدد من الأعمال حول دراسة وحدات الغلايات الصناعية والغلايات منخفضة الطاقة. كما تم نشر عدد من الأعمال حول نمذجة CFD لعملية الانحلال الحراري للكتلة الحيوية، اللجنين.

وبالتالي، فإن الاتجاه العلمي الواعد هو تحديد الخصائص الحركية لعملية التحلل الحراري بشكل تجريبي أو على أساس بيانات قياس الوزن الحراري ومواصلة استخدام الخصائص الحركية لنمذجة العمليات التي تحدث في أجهزة الاحتراق.

ماريانديشيف بي.أ.، تشيرنوف أ.أ.، ليوبوف ف.ك. البحث في عمليات التحلل الحراري للوقود الحيوي وتطوير طرق لزيادة كفاءة استخدام الطاقة // المجلة الدولية للتعليم التجريبي. – 2015. – رقم 1. – ص 29-37؛
عنوان URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=6316 (تاريخ الوصول: 30/04/2019). نلفت انتباهكم إلى المجلات التي تصدرها دار النشر "أكاديمية العلوم الطبيعية"

ردود الفعل في درجة حرارة الغرفة

هيدروكسيد الصوديوم

الخطوط العريضة للمحاضرة

1. مبدأ التحلل الحراري للمواد.

2. تحلل رمل الزركون.

3. تجفيف الكاولين.

يمكن أن تكون عملية التفكك، مع الأخذ في الاعتبار درجات الحرارة المرتفعة التي تم الوصول إليها، ذات أهمية كبيرة أيضًا للأكاسيد المستقرة للغاية، والتي يظهر جهد التفكك فيها في الشكل 1. 54. من المعروف أن تفكك الأكاسيد يحدث عندما يتجاوز جهد التفكك الضغط الجزئي للأكسجين في الغلاف الجوي المحيط.

عند استخدام غاز يحتوي على كميات صغيرة جدًا من الأكسجين، فإن الضغط الجزئي للأكسجين، على سبيل المثال في حالة الأرجون، يمكن أن يصل إلى عدة باسكال؛ من الممكن أيضًا تفكك وتحلل الروابط القوية مثل AlO 3 وSiO 2 وMgO. كما تم نشر أعمال حول إنتاج الموليبدينوم من MoS 2.

باستخدام تقنية التحلل الأصلية Hinark (Shira-Korman)، في حالة معالجة المواد الخام المقاومة للحرارة، تم خلط الخام فقط مع هذه الكميات من الكربون لضمان التوصيل الكهربائي للقطب المخبوز المصبوب. وفي سياق المزيد من العمل، توصلوا إلى استنتاج مفاده أنه يمكن الحصول على الأنود من خليط من الخام والكربون، معبأة بشكل فضفاض في قفص الجرافيت. وبفضل هذا، كان من الممكن توفير المال على إنتاج أقطاب كهربائية قضيب. بالنسبة لكلا النوعين من الأنودات، يتكون لهب البلازما في الغالب من أبخرة العناصر الفردية، بما في ذلك نسبة معينة من أبخرة الكربون، والتي وصلت إلى حوالي 15 - 20٪. تتكون منتجات الاحتراق، التي تتكثف بحرية في الهواء، من خليط من الأكاسيد مع أول أكسيد الكربون الغازي الذي يدخل الغلاف الجوي. على الرغم من أن المادة الخام تحتوي على مركبات معقدة مثل الإوكسنيت أو السيليكات المقاومة للحرارة، فقد وجد أن التفاعلات العكسية عند التبريد أدت إلى تكوين أكاسيد بسيطة فقط (أي أول أكسيدات) أو حتى أكاسيد فرعية. إجمالي وقت الإقامة للذرات والأيونات الحرة في لهب البلازما عالي السرعة قصير جدًا بحيث لا يمكن حدوث العديد من تصادمات الذرات. لذلك، على سبيل المثال، عند استخدام الرودونيت كمواد أولية، يتم تشكيل MnO وSiO 2 مشتتين جيدًا، وعند استخدام البريليوم، يتم تشكيل BeO وAl 2 O 3 وSiO 2.

الشكل 54. اعتماد ضغط تفكك الأكسيد على درجة الحرارة

باستخدام التحليل الطيفي الشامل، يمكن تمييز الجسيمات المشحونة ذات الكتل المختلفة. لقد تم بالفعل اختبار طرق الفصل المتبادل للأكاسيد في المجالات الكهروستاتيكية أو المغناطيسية أو عن طريق التكثيف المجزأ. ومع ذلك، لم يتم تحقيق النتائج الناجحة إلا من خلال فصل نقطة الندى، حيث يتم وضع مجمع المرشح الذي يستقبل المواد الصلبة المكثفة في موقع في تيار منتج الاحتراق حيث تكون درجة الحرارة أعلى من نقطة الندى للعناصر أو المركبات غير المرغوب فيها. ومع ذلك، من الناحية العملية، من الأكثر عملية جمع معظم الأكاسيد كخليط ثم معالجتها بطريقة أخرى. من حيث المبدأ، تشبه هذه العملية المكونة من خطوتين عملية معالجة الخام التقليدية، حيث يتم أولاً صهر الخامات، ثم تبريدها، وأخيراً يتم استخراج المعدن منها. والفرق الوحيد المهم هو أنه في معالجة البلازما تحدث التفاعلات في الطور الغازي والمنتج الوسيط عبارة عن مسحوق ناعم جدًا وشديد التفاعل. تظهر التجربة أن المكونات القابلة للذوبان تذوب بسرعة كبيرة، في حين يتم فصل المكونات غير القابلة للذوبان بسهولة عن طريق الترشيح. على الرغم من أن قطر الجزيئات الناتجة صغير جدًا (فقط 0.035 - 0.050 ميكرون)، إلا أنها لا تشكل حمأة. تتمتع بعض الأكاسيد (التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة) بقابلية ذوبان غير طبيعية في بعض المذيبات، وهو ما يمكن تفسيره بدرجة عالية من التدمير والبنية غير المنتظمة لشبكتها.

الحصول على ثاني أكسيد الزركونيوم عن طريق التحلل الحراري لرمل الزركون. في عام 1970، قامت شركة Ionarc Smelter Ltd بتشغيل مصنع تجريبي لإنتاج ثاني أكسيد الزركونيوم وسيليكات الصوديوم من رمل الزركون.

يتم إنتاج ثاني أكسيد الزركونيوم عادة عن طريق صهر كميات كبيرة من رمل الزركون في أفران القوس ثلاثية الطور عالية الطاقة مع أقطاب الكربون. في هذه الحالة، يتم تبخير ثاني أكسيد السيليكون، الذي لديه نقطة غليان أقل من ثاني أكسيد الزركونيوم، وتقطيره. وبعد تبريد المادة المتبقية يتم الحصول على حبيبات الزركونيا ذات الخصائص المتغيرة، خاصة في وسط الحبيبات، حيث يحدث التبريد بشكل أبطأ. البلورات الناتجة كبيرة جدًا. وتميل الشوائب المتبقية إلى التركيز في أماكن مختلفة في الحبوب. ومع ذلك، قبل السحق، يتم تنظيف السطح الخارجي فقط للحبوب (وفقًا لتقدير موظفي التشغيل). في هذه الحالة، يتم خلط المادة الناتجة، مما ينتج عنه منتج نهائي متجانس إلى حد ما، ولكن ليس متجانسًا مثل ثاني أكسيد الزركونيوم الذي يتم الحصول عليه عن طريق معالجة البلازما. حيث تعمل الحرارة بشكل موحد تمامًا على جزيئات كروية فردية صغيرة جدًا من المادة المصدر.

يحتل فرن البلازما الصناعي من Ionaro المكان الرئيسي في تكنولوجيا عمليات البلازما. هذه وحدة للأغراض العامة لمجموعة من عمليات المعالجة ذات درجات الحرارة العالية التي يتم فيها تمرير جزيئات المواد عبر بلازما تبلغ درجة حرارتها حوالي 20000 كلفن.

يتم تحميل رمل الزركون إلى أعلى الفرن العمودي بسرعة حوالي 180 كجم/ساعة، وهنا يمر عبر منطقة ساخنة يبلغ قطرها حوالي 127 ملم وطولها 910 ملم. في أي لحظة، يوجد 1 كجم من المواد المعالجة في الفرن.

جدران الفرن مبردة بالماء ولا تحتوي على بطانة مقاومة للحرارة. تكون نسبة مساحة سطح المنطقة الساخنة إلى حجمها صغيرة، مما يقلل من فقدان الحرارة ويسمح للمادة المحملة بالذوبان خلال جزء من الثانية.

يبلغ استهلاك الطاقة 1.32 كيلووات ساعة/كجم فقط مقارنة بـ 9.9 كيلووات ساعة/كجم في أفران التسامي العادية. وعلى النقيض من هذه الأفران التي تعمل على مبدأ التجريد، تتميز أفران البلازما بمعدلات تدفق عالية للمواد، وتشغيل مستمر، وتكاليف رأسمالية أقل بكثير.

بشكل أساسي، يظل كل ثاني أكسيد السيليكون المتكون أثناء الانفصال في الفرن في حالة صلبة. وهذا يمنع تلوث الغلاف الجوي بسبب احتجاز ثاني أكسيد السيليكون، والذي يتم ملاحظته عادة أثناء إعادة صهر رمال الزركون. يتم فصل المادة الخارجة من الفرن عن طريق رمل الزركون، حيث لم تعد الجزيئات الفردية تتكون من سيليكات الزركونيوم، ولكن من خليط من ثاني أكسيد الزركونيوم وثاني أكسيد السيليكون. نظرًا لدرجات الحرارة المرتفعة جدًا في فرن البلازما والتبريد السريع اللاحق، فإن تحلل المادة الأولية إلى أكسيدين يكاد يكون كاملاً. يظهر ترتيب المعالجة الإضافية في الشكل. 55.

1 - فرن البلازما؛ 2 - رمل الزركون. 3 - يستخدم هيدروكسيد الصوديوم. 4- المحلول المائي لهيدروكسيد الصوديوم: 5- المرحلة الأولى من الترشيح. 6 - المرحلة الثانية من الترشيح. 7 - بالوعة. 8 - مجفف. 9 - الماء المصفى. 10 - أجهزة الطرد المركزي. 11 - محلول سيليكات الصوديوم الموضح؛ 12- الزركونيوم المتحلل

الشكل 55. مخطط معالجة رمل الزركون في البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة

ثاني أكسيد السيليكون المنتج في منشآت البلازما غير متبلور، وله تفاعلية عالية. يمكن بسهولة استخلاص السيليكا غير المتبلورة من بلورات الزركونيا التي لا تذكر والتي يتم خلطها بها. محلول هيدروكسيد الصوديوم 50% مع نقطة غليان 258 درجة مئوية يكفي للفصل. يتم الاستخراج على مرحلتين. في المرحلة الأولى، تتفاعل المادة التي يتم الحصول عليها في فرن البلازما مع هيدروكسيد الصوديوم، المستخدم جزئياً في المرحلة الثانية من الاستخلاص، مما يؤدي إلى إزالة معظم ثاني أكسيد السيليكون الموجود من الخليط. وفي الوقت نفسه، يتم تحييد هيدروكسيد الصوديوم المستخدم جزئيًا لإنتاج سيليكات الصوديوم عن طريق التفاعل:

ZrO 2 + SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + ZrO 2 + H 2 O

يُسكب سائل أخف وعالي اللزوجة من الوعاء الذي تم فيه الاستخلاص، ويُخفف بالماء ويُطرد بالطرد المركزي لضمان شطف المحلول. ومن خلال تبخير الماء الزائد، يتم الحصول على الخماسي الهيدرات. يتم تفاعل المواد الصلبة التي يتم الحصول عليها في مرحلة الاستخلاص الأولى، والتي تحتوي على حوالي 95% ثاني أكسيد الزركونيوم، مع محلول هيدروكسيد الصوديوم الطازج بنسبة 50% في المرحلة الثانية. يتم في مرحلة الاستخلاص هذه الحصول على ثاني أكسيد الزركونيوم بدرجة نقاء تزيد عن 99% على شكل جزيئات كروية مسامية لا يتجاوز حجمها في معظم الحالات 0.2 ملم. يتم غسل هذه المادة في مرشح فراغ دوار؛ يتم استخدام الماء الناتج عن الشطف لتخفيف محلول سيليكات الصوديوم اللزج. يتم تجفيف المواد الصلبة الرطبة المتبقية إلى محتوى رطوبة متبقي أقل من 1%.

اعتمادًا على متطلبات العميل، يمكن تقصير العملية ويمكن إخضاع المواد المفصولة في فرن البلازما لعملية استخلاص واحدة فقط أو حتى إزالتها تمامًا. تنتج هذه العملية ثلاثة منتجات نهائية تختلف عن بعضها البعض، بشكل أساسي في محتوى ثاني أكسيد السيليكون. يظهر الجدول 12 التركيب الكيميائي النموذجي لهذه المنتجات الثلاثة. وتتكون المنتجات النقية بنسبة 95 و99% من جزيئات كروية هشة ومسامية؛ 70% مادة نقية تكون على شكل كرات زجاجية صلبة. بالنسبة لجميع المنتجات الثلاثة، فإن 95% من الجزيئات يتراوح حجمها بين 0.2 و0.04 ملم.

الجدول 12 - التركيب النموذجي للأنواع الثلاثة الناتجة من ZrO 2

يختلف ثاني أكسيد الزركونيوم الذي يتم الحصول عليه في فرن البلازما بشكل حاد عن ذلك الذي يتم الحصول عليه بالطريقة المعتادة، سواء في حجم البلورات أو التشكل، وكذلك في ثبات الخصائص. البلورات متجانسة للغاية، ويختلف قطرها فقط في حدود 0.1 - 0.2 ميكرون. يتكون المنتج الذي تنتجه شركة lonarc من جزيئات مسامية يبلغ قطرها ما يصل إلى 300 ميكرون، والتي يمكن سحقها بسهولة إلى أي حجم مطلوب. نظرًا للأحجام الصغيرة جدًا للبلورات الأولية، عند سحقها إلى حجم جسيم أقل من 0.04 مم، يتم الحصول أيضًا على جزيئات مسامية.

فوائد العملية. بالمقارنة مع العمليات الأخرى، تتمتع عملية البلازما هذه بمزايا مهمة نظرًا لعدم الحاجة إلى إذابة مادة الزركون الأولية. الطريقة النموذجية لإنتاج زركونيا عالي الجودة باستخدام التكنولوجيا الكلاسيكية (أي مزيج من المعالجة الحرارية والتفاعل الكيميائي) تنتج محلولًا غنيًا بالزركونيوم والذي يجب فصل الزركونيوم عنه (عادةً مع أيونات الكبريتات). يجب غسل الراسب الناتج وحرقه للحصول على ثاني أكسيد الزركونيوم. وبهذه الطريقة يجب تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية وإزالة ثاني أكسيد الكبريت الناتج. تبقى نسبة متغيرة معينة من أيونات الكبريتات في المنتج النهائي.

في المقابل، في تركيب البلازما، يتم إنتاج ثاني أكسيد الزركونيوم عندما تمر المادة الأولية عبر البلازما. العملية الإضافية الوحيدة هي إزالة السيليكا عن طريق الاستخراج. علاوة على ذلك، يمكن تعديل درجة نقاء المنتج النهائي حسب متطلبات المستهلك. المزايا التالية هي الجودة العالية واتساق الأحجام البلورية حتى عند استخدام مواد أولية ذات جودة مختلفة في الشحن.

تتمتع تكنولوجيا البلازما بمزايا أخرى، مثل تقليل التلوث البيئي. عند إنتاج ثاني أكسيد الزركونيوم من المادة المصدر، لا يحدث أي ترحيل لثاني أكسيد السيليكون. بالإضافة إلى ذلك، لا تنتج هذه العملية أي نفايات بشكل أساسي حيث يتم تحويل جميع المواد المستخدمة في العملية في النهاية إلى منتج مفيد. بعد ذلك، يتم الحصول على سيليكات الصوديوم كمنتج ثانوي، والذي يمكن استخدامه في إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي.

بيانات اقتصاديه. تختلف تكلفة إنتاج الزركونيا باستخدام عملية الأيونارك حسب حجم الإنتاج. عند إنتاج كميات تجريبية تزيد قليلاً عن 45 طنًا من ثاني أكسيد الزركونيوم بدرجة نقاء تزيد عن 99% سنويًا لاختبار الطلب في السوق، لم تكن العلاقة بين تكاليف الإنتاج وأسعار السوق مواتية للغاية. ومع ذلك، يمكن الافتراض أنه بعد بناء وتشغيل مصنع صناعي، ستزداد كفاءة هذه العملية بشكل كبير. وفقًا لشركة IonarcJ، مع زيادة الإنتاج بمقدار خمسة أضعاف، يمكنك توفير 40% من تكاليف المعالجة.

إزالة السيليكون من الكاولين عن طريق التعرض الحراري للبلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة. تعد إمكانية إزالة سيليكات بعض المركبات عند درجات حرارة البلازما العالية واعدة جدًا. في معهد أوسترافا للتعدين والمعادن، تم إجراء تجربة ناجحة لإزالة السيليكون من الكاولين من أجل اختبار الإمكانية النظرية لاستخدام هذه المادة لإنتاج الألومنيوم. تم تنفيذ التجربة على النحو التالي: تمت معالجة خليط من الكاولين والفحم باستخدام مادة رابطة عضوية وتعريضه لبلازما تم الحصول عليها من الأرجون والنيتروجين بنسبة حجم 1:1، عند درجة حرارة بلازما تبلغ حوالي 18000 كلفن. المستخدمة تحتوي على 52٪ ثاني أكسيد السيليكون. في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، بسبب التعرض للبلازما ذات التركيبة المحددة، حدثت العمليات التالية:

تخفيض Al 2 O 3 بالكربون

2 / 3 آل 2 يا 3 + 2C = 4 / 3 آل + 2CO (119)

تشكيل نيتريدات AlN

Al 2 O 3 + 3C + N 2 = 2AlN + 3CO (120)

ومع ذلك، تم قمع تفاعل تكوين AlN هذا عند درجات حرارة عالية بسبب تكوين الكربيدات بواسطة التفاعل

4Al + 3C = آل 4 ج 3 (121)

بالتزامن مع هذه التفاعلات، حدث عدد من التفاعلات الأخرى، خاصة مع تكوين الألومنيوم والسيليكون وأكاسيد أبسط. أثناء التجربة وجد أن Al 2 O 3 يتبخر ويتحلل. وفي الوقت نفسه، تم تشكيل أكسيد فرعي غازي Al 2 O، والذي تدفق إلى الأسفل واستقر في المناطق الباردة من وعاء التفاعل. تم تقليل ثاني أكسيد السيليكون الموجود في النظام بسهولة أكبر من Al 2 O 3 . كما تتشكل نيتريدات السيليكون بسهولة أكبر من نيتريدات الألومنيوم. مع التخفيض المتزامن لـ Al 2 O 3 وSiO 2، تم أيضًا تشكيل منتجات مثل Si وSiO وSiC، مما أثر على المسار الإضافي للعملية.

تتميز النتريدات الوسيطة الناتجة بثبات ديناميكي حراري أقل من الكربيدات الموجودة في نفس الوقت، ونتيجة لذلك تتفاعل مع الكربون لتكوين كربيدات أو نيتريدات كربونية وإطلاق غاز النيتروجين.

2AlN + 3/2C=1/2Al 4 C 3 + N 2 (122)

1/2 سي 3 ن 4 + 3/2 ج = 3/2 سي سي + ن 2 (123)

ينطبق ما يلي على التفاعلات: في درجة حرارة الغرفة، يكون الاستقرار الديناميكي الحراري للنيتريدات أعلى من استقرار الكربيدات. عند درجات حرارة أعلى - حوالي 1700 درجة مئوية لـ AlN و1500 - 1600 درجة مئوية لـ Si 3 N 4 - يتم ملاحظة الظاهرة المعاكسة. بالإضافة إلى هذه التفاعلات، ينبغي أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار تكوين نيتريدات الكربون.

أثناء التجربة، ذابت الشحنة الموضوعة في وعاء الجرافيت بسرعة وبدأت في التبخر. حدثت التفاعلات في المرحلتين السائلة والغازية. في ظل ظروف درجة الحرارة المناسبة، حدث تبخر انتقائي فقط لكربيد الألومنيوم الناتج، وتم ترسيب المادة المتسامية في المناطق الباردة في مفاعل البلازما. بقي كربيد السيليكون ذو نقطة انصهار عالية في وعاء الجرافيت. وبعد المعالجة الكيميائية للتسامي للحصول على Al 2 O 3، تم تقييم نتائج التحليل الكيميائي. كان محتوى SiO 2 5.3% (بالوزن)، أي عُشر المحتوى الأصلي في المادة الأولية. يمكن الافتراض أنه إذا تم العثور على وضع المعالجة الأمثل، فبعد التكرار المتكرر، سيكون من الممكن الحصول على ألومينا بهذا النقاء من مادة ذات نسبة عالية من ثاني أكسيد السيليكون، والتي ستكون مناسبة لإنتاج الألومنيوم، على سبيل المثال، عن طريق التحليل الكهربائي. ومع ذلك، ونظرًا للتكاليف المرتفعة وندرة البوكسيت الطبيعي، فإن التجربة لها قيمة توضيحية فقط.

أسئلة التحكم

1. ما هو أساس الحصول على المواد بالطريقة الحرارية.

2. عمليات وتكنولوجيا تحلل رمل الزركون.

3. العمليات والتكنولوجيا لتجفيف الكاولين.

الأدب

1. كرابفينا إس. أساسيات كيمياء البلازما. ل: LTI، 1976، - 65.

2. موس أ.ل.، بيشكوفسكي ف.ف. تطبيق البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة في تكنولوجيا المواد غير العضوية. مينسك: العلوم والتكنولوجيا، 1973.- 213 ص.

اكتب معادلات التحلل الحراري لنترات الأمونيوم والنتريت وأكسيد النيتروجين (I). في أي نسبة يجب استخدام نترات الأمونيوم ونتريت الأمونيوم للحصول على خليط الهواء؟ احسب المحتوى الحراري القياسي لتفاعلات التحلل عند درجة حرارة 25 درجة مئوية. حدد ما إذا كانت هذه العمليات خارجية أو ماصة للحرارة. ما الضغط الذي ستمارسه نواتج التحلل الغازية لنترات الأمونيوم والنتريت إذا كان حجم الغازات مساويًا لحجم الأملاح الصلبة المقابلة عند درجة حرارة 25 درجة مئوية؟ ما كتلة نترات الأمونيوم والنتريت المطلوبة لملء دهليز انتقالي بحجم 1 م 3 بهواء عند 25 درجة مئوية؟ احسب مقدار الحرارة التي سيتم إطلاقها أثناء عملية الحصول على خليط الهواء اللازم لملء الدهليز الانتقالي. اذكر الأسباب التي تعتقد أنها قد تحد من استخدام هذه الطريقة للحصول على خليط الهواء على متن المركبات الفضائية.

المشكلة 10-5.

انتباه! إذا كان نص المشكلة غير قابل للقراءة (يجب أن تكون الحروف الموجودة في المخططات باللغة الروسية)، فيرجى الاطلاع عليها في الملف zadcha10-5.pdf

تمثل مخططات التحويل أدناه أهم العمليات الصناعية باستخدام مركب عضوي أوكذلك بعض المنتجات المكونة من أ.

1..gif" width="129" height="26">

9.ب+ح ش

10.

اكتب معادلات التفاعل المقابلة لهذه المخططات. يرجى ملاحظة أن الاتصالات ب، د، م، ت- المواد الغازية البسيطة، و ز– مادة بسيطة توجد في درجة حرارة الغرفة في الحالة الصلبة، ولها كتل ذرية دو زتختلف بمقدار 2 مرات. أ، V، G4، E، F، I-L، N، P –المركبات الثنائية. بالإضافة إلى ذلك، من المعروف أنه يعتمد على نسبة الكواشف أثناء التفاعل أمع ديمكن تشكيلها (مع و) أيضا مادة ثنائية ل، والتي عادة ما تكون عملية غير مرغوب فيها للغاية. منتجان مختلفان (مختلفان عن أ) يمكن أيضًا تشكيلها أثناء التفاعل ممع ن. وأخيرا الانضمام رل Fيعطي ناتجا بعد الحذف ويتحول إلى منتج، مثل المركب، شوهو مونومر مهم في تخليق المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي.

الصف الحادي عشر

المشكلة 11-1.

المواد A – B عبارة عن مركبات ثنائية لها نفس التركيب النوعي. يلخص الجدول المحتوى الكتلي للعنصرين X وY المتضمنين في تركيبهما، بالإضافة إلى بعض خصائص المركبات.

جميع المركبات الثلاثة هي غازات في درجة حرارة الغرفة. A و B ليس لهما رائحة خاصة بهما، B، على العكس من ذلك، رائحته مثيرة للاشمئزاز. عند الاشتعال، يحترق A وB في الهواء (التفاعلان 1 و2)، ويكون الغاز B غير قابل للاشتعال. في الماء، يذوب A بشكل سيء للغاية، وB يذوب بشكل أفضل قليلاً (التفاعل 3)، ويتفاعل C جيدًا (التفاعل 4)، بينما يتفاعل B جزئيًا مع الماء، ويتفاعل C تمامًا. يتفاعل الغاز A فقط مع بخار الماء عند درجة حرارة > 230 درجة مئوية في وجود Fe 2O 3 (التفاعل 5). يتفاعل B وC بسهولة مع المحاليل المائية للقلويات والأمونيا الغازية الجافة (التفاعلات 6 و7 و8 و9)، وA فقط في ظل ظروف خاصة: مع القلويات عند درجة حرارة t ~ 120 درجة مئوية وضغط أكبر من 5 atm. (التفاعل 10)، مع الأمونيا عند درجة حرارة ~ 500-800 درجة مئوية على محفز Al 2O 3 / ThO 2 مختلط (التفاعل 11). ويستخدم التفاعل الأخير صناعيا لإنتاج مادة سامة معروفة على نطاق واسع. ومن المثير للاهتمام أن المادة التي يتم الحصول عليها من تفاعل B مع الأمونيا عند درجة حرارة ~ 200-500 درجة مئوية وضغط مرتفع (التفاعل 12) غير ضارة لدرجة أنها تضاف إلى العلكة، كما هو الحال مع ناتج تفاعل B مع قلوي.

1. احسب الكتل الجزيئية لـ A وB، إذا كان من المعروف أن خليطًا من أحجام متساوية من A وB له كثافة هيدروجين تساوي 18، وخليط من حجم واحد من A وثلاثة أحجام من B له كثافة هيدروجين تساوي 18. 20.

2. تحديد العناصر X و Y وتركيب المركبات A – B.

3. اكتب معادلات جميع التفاعلات الموصوفة في المشكلة.

4. ارسم الصيغة البنائية للمركب B وقم بتسميتها.

المشكلة 11-2.

تتكون المركبات A – D من ثلاثة عناصر ولها نفس التركيب النوعي. بعض المعلومات عنها معروضة في الجدول:



نقطة الانصهار، درجة مئوية
العلاقة بالمياه	يتفاعل	يذوب	لا يذوب	يتفاعل

* – الذوبان مع التحلل

المادة الأولية لتخليق المركبات A–D هي مسحوق أكسيد برتقالي-أصفر من D. يمكن الحصول على سائل أصفر A ذو رائحة نفاذة عن طريق تمرير غاز كلوريد الهيدروجين على D في وجود P 2O 5 (التفاعل 1). يتم تصنيع B عن طريق تسخين A مع معدن الزنك (تفاعل 2 )، ومحلوله المائي - عن طريق تفاعل D مع حمض الهيدروكلوريك المركز عند تسخينه (تفاعل 3). التفكك الحراري لـ B ينتج C، والذي ينتج أيضًا A (التفاعل 4). يتم تصنيع المركب D، ذو اللون البرتقالي والأحمر، عن طريق تمرير الأوزون فوق A (التفاعل 5).

1) حدد المواد المجهولة واكتب معادلات جميع التفاعلات المذكورة في بيان المشكلة.

2) ما هي المنتجات التي تتكون عندما تتفاعل المادتان A وD مع الماء؟ اكتب معادلات التفاعل.

3) توقع التركيب الهندسي لجزيئات المادة أ.

4) كيف يتم الحصول على المركب D في المختبر (اكتب معادلة التفاعل وشروطه)؟

المشكلة 11-3.

تستخدم سفن ومحطات الفضاء الروسية، بدءًا من رحلة غاغارين الأولى، جوًا قريبًا قدر الإمكان من الغلاف الجوي للأرض (محتوى الأكسجين 20 حجمًا٪، والضغط 1 ATM). أثناء السير في الفضاء، هناك حاجة إلى تجديد البيئة الجوية بكميات كبيرة. إن استخدام خليط الغاز المضغوط في أسطوانات البالونات التقليدية لهذه الأغراض محدود بكتلة الجسم. دعونا نفكر في إمكانية الحصول كيميائياً على خليط الغاز المطلوب باستخدام التحلل الحراري لأملاح الأمونيوم. عندما يتم تسخين نتريت الأمونيوم، يتم إطلاق النيتروجين، وعندما تتحلل نترات الأمونيوم حرارياً، يتكون أكسيد النيتروجين (I)، والذي يتحلل تحفيزيًا عند درجات الحرارة المرتفعة إلى مواد بسيطة. يتم عرض خصائص المواد الأولية والنهائية في الجدول.

مادة	NH4NO2	NH4NO3	N2O	ن2	O2	H2O(ل)
مدافع ح° 298، كيلوجول/مول
ترر، درجة مئوية	تقسيم > 35 درجة مئوية		– 91		–21 8,8
تكيب.، درجة مئوية		تقسيم > 210
الكثافة جم/سم3 (صلب، سائل)

هنا د ف ح° 298 هو المحتوى الحراري القياسي لتكوين المركب عند درجة حرارة 298 كلفن.

المشكلة 11-4.

من المستحيل اليوم أن نتخيل حياتنا بدون المنتجات البلاستيكية والألياف الاصطناعية: جسم القلم الذي تكتب به حاليًا، والبلوزة اللامعة على الفتاة الجميلة التي التقيتها بالأمس، والعلكة التي يمضغها جارك على اليسار باجتهاد، لوحة مفاتيح الكمبيوتر المحمول لمؤلف هذه المهمة - كل هذا مصنوع من منتجات ذات وزن جزيئي مرتفع للصناعة الكيميائية واسعة النطاق. فيما يلي بعض المعلومات حول خمسة بوليمرات صناعية شائعة أنا-الخامس.

البوليمر		مخطط الإنتاج الصناعي
أنا
ثانيا	ملاحظة

1. إعطاء الصيغ البنائية للمنتجات الوسيطة أ – يوكذلك الصيغ البنائية للوحدات الأولية للبوليمرات أنا-رابعا(باستثناء الأيزومرات الفراغية).

2. فك رموز اختصارات أسماء البوليمرات أنا-ثالثا. ما هي الكلمات المشتقة من اسم "لافسان"؟ حدد أسماء البوليمرات رابعاو الخامس. ماذا تسمى عملية التحول؟ رابعاالخامس الخامستحت تأثير الكبريت؟ أي بوليمر أنا-رابعاتشكلت نتيجة لرد فعل التكثيف؟

المشكلة 11-5.

روابط أ, فيو معتحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين. يوضح الجدول محتوى الكربون والهيدروجين لهذه المركبات.

ومن المعروف أن معيمكن أن تتكون من أأو فيتحت تأثير عوامل الاختزال المختلفة. على الجانب الآخر، ألا يتفاعل مع الهدرجة الحفزية في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي، ولا يتغير لون ماء البروم، ومقاوم لحمض الكروميك والعديد من العوامل المؤكسدة الأخرى.

1. اكتب الصيغ البنائية للمركبات أ, في, مع.

2. أعط مثالاً واحدًا عن عوامل الاختزال التي يمكن استخدامها للتحويل أو فيفي الاتصال مع.

خليط 88.4 جرام أ, فيو معتم تسخينها بنسبة 1:2:1 مع كمية زائدة من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم المركز. تم تقسيم الخليط الناتج إلى قسمين متساويين. تم تسخين جزء واحد من الخليط مع كمية زائدة من برمنجنات البوتاسيوم، ثم تحميضه بحمض الكبريتيك. تم تحميض الجزء الآخر من الخليط بحمض الكبريتيك، وتم تقطير الماء، وإضافة كمية تحفيزية من حمض الكبريتيك وتسخينه.

3. اكتب معادلات التفاعلات التي تمت مناقشتها. ما هي المركبات وبأي كميات تتشكل في كلتا الحالتين؟ افترض أن جميع ردود الفعل تحدث في العائد الكمي.

الصف التاسع

يمارس: لقد أعطيت محاليل الأملاح التالية: KCl، Na2CO3، BaCl2، MgSO4، AgNO3.

دون اللجوء إلى الكواشف الأخرى، حدد أنبوب الاختبار الذي يحتوي على محلول لكل من المواد المشار إليها. قدم الحل على شكل جدول. اكتب معادلات التفاعلات الواردة في جدولك.

الكواشف : 0.1M بوكل، 0.1M Na2CO3، 0.1M BaCl2، 0.1M MgSO4، 0.1M AgNO3

معدات:

الصف العاشر

يمارس: باستخدام الكواشف والمعدات المتوفرة في الجدول، حدد أنبوب الاختبار الذي يحتوي على محلول لكل من المواد التالية: Na 2SO 4، MnSO 4، BaCl 2، Pb (NO 3)2، ZnSO 4، Al 2(SO 4) 3. قدم الحل على شكل جدول. اكتب معادلات التفاعلات الواردة في جدولك.

الكواشف : 2M NH3∙H2O، 2M NaOH، 1M H2SO4

معدات: رف مع أنابيب الاختبار، ماصة.

الصف الحادي عشر

يمارس: يتم إعطاؤك أنبوبي اختبار يحتويان على 3 أو 4 كاتيونات، على التوالي، في كل أنبوب اختبار من مجموعة الكاتيونات التالية: Ag +، Zn 2+، Al 3+، Pb 2+، Ba 2+، Mn 2+، NH 4 +.

باستخدام الكواشف والمعدات المتوفرة على الطاولة، حدد الكاتيونات الموجودة في كل أنبوب اختبار. قدم الحل على شكل جدول. اكتب معادلات التفاعلات الواردة في جدولك.

الكواشف : 2M حمض الهيدروكلوريك، 1M H2SO4، 2M NaOH، 2M NH3∙H2O

معدات: رف مزود بأنابيب اختبار أو ماصة أو حمام مائي أو موقد.

الصف التاسع

الخيار 1

الجزء أ. اختبارات الاختيار من متعدد 1. عدد النيوترونات في الذرة 14 ن:

أ. 7. ب. 8. في. 9. ز. 10.

2. الصيغة الإلكترونية لذرة العنصر 1س2 2س2 2ص3. الرمز الكيميائي وصيغة مركب الهيدروجين الخاص به على التوالي:

أ. سي وSiH4 ب.N وNH3.

ب. ف وPH3 ز.C وCH4.

ز.يحتوي النيتروجين على حالة أكسدة +5 عند دمجه مع الصيغة:

أ. ن2. ب. لا. ب.NO2. ز.HNO3.

4. الحد الأدنى لحالة الأكسدة للنيتروجين في مركب (مذكورة أدناه) بالصيغة:

أ. ن2. ب. لا. ب.NO2. ز.HNO3.

5. من بين العناصر الكيميائية المذكورة، المركبات ذات السالبية الكهربية الأكبر هي:

أ. في. ب. ر. ب. س. ز. سي

6. أصغر نصف قطر للذرة هو:

أ. مع. ب. عن. ب. ن. ز. F.

7. فقط العامل المختزل يمكن أن يكون مادة بالصيغة:

أ. ص4. ب. PH3. في. P2O3. ز. H3 PO4

8. يتوافق حمض النيتروز مع أكسيد له الصيغة:

أ. ن2 أو. ب.N2 O3 . ب.NO2. ز.N2O5 9. أقوى الأحماض، وصيغها هي:

أ.HNO3. ب.H2 SiO3 . ب.H2SO3 . ز.H3PO4 10. المعامل الموجود أمام العامل المؤكسد في التفاعل، والذي يكون مخططه

Ag + NNO3 (conc.) →AgNO3 + NO2 + H2 O:

أ.2. ب.4. في.6. ز.8

الجزء ب. أسئلة ذات إجابة مجانية.

11 تكوين المعادلات الجزيئية لتفاعلات التحولات التالية:

ف → P2 O5 → H3 PO4 →Na3 PO4

خذ المعادلة 1 من وجهة نظر ORR، واكتب المعادلة 3 في الصورة الأيونية. 12 أكمل العبارة: "التآصل هو..."

13 مع أي من المواد التي صيغها: KOH, CO2, Zn, CuO, HCl, CaCO3 يتفاعل حمض النيتريك المخفف؟

اكتب معادلات التفاعلات المحتملة في الصورة الجزيئية.

14 أكمل مخطط التحلل الحراري لنترات النحاس الثنائي:

النحاس (NO3)2 → CuO + X + O2

أوجد مجموع المعاملات في المعادلة.

15 عند تفاعل 37 جرام من هيدروكسيد الكالسيوم مع كبريتات الأمونيوم، يتم الحصول على 15 جرام من الأمونيا. احسب الكسر الكتلي لإنتاج الأمونيا من الكسر الممكن نظريًا.