Необратимого разложения

Рассмотпим сначала приемники энергии, схемы замещения которых содержат резистивные, индуктивные и емкостные элементы. Энергетические процессы в резистивных, индуктивных и емкостных элементах различны по физической природе. В резистивных элементах происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Средняя скорость необратимого процесса преобразования энергии в резистивном элементе определяется активной мощностью Р [см. (2.50)]. В индуктивных и емкостных элементах происходит периодическое аккумулирование энергии в магнитных и электрических полях, а затем энергия возвращается во внешнюю относительно этих элементов часть цепи. В таких элементах нет необратимого преобразования электрической энергии в другие виды, т. е. активная мощность Р равна нулю. Электрические процессы в индуктивном и емкостном элементах определяются реактивной индуктивной мощностью Q, [см. (2.52)] и реактивной емкостной мощностью <2„

Рассмотпим сначала приемники энергии, схемы- замещения которых содержат резистивные, индуктивные и емкостные элементы. Энергетические процессы в резистивных, индуктивных и емкостных элементах различны по физической природе. В резистивных элементах происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Средняя скорость необратимого процесса преобразования энергии в резистивном элементе определяется активной мощностью РГ [см. (2.50)]. В индуктивных и емкостных элементах происходит периодическое аккумулирование энергии в магнитных и электрических полях, а затем энергия возвращается во внешнюю относительно этих элементов часть цепи. В таких элементах нет необратимого преобразования электрической энергии в другие виды, т. е. активная мощность Р равна нулю. Электрические процессы в индуктивном и емкостном элементах определяются реактивной индуктивной мощностью Q, [см. (2.52)] и реактивной емкостной мощностью Qc

Рассмотлим сначала приемники энергии, схемы замещения которых содержат резистивные, индуктивные и емкостные элементы. Энергетические процессы в резистивных, индуктивных и емкостных элементах различны по физической природе. В резистивных элементах происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Средняя скорость необратимого процесса преобразования энергии в резистивном элементе определяется активной мощностью РГ [см. (2.50)]. В индуктивных и емкостных элементах происходит периодическое аккумулирование энергии в магнитных и электрических полях, а затем энергия возвращается во внешнюю относительно этих элементов часть цепи. В таких элементах нет необратимого преобразования электрической энергии в другие виды, т. е. активная мощность Р равна нулю. Электрические процессы в индуктивном и емкостном элементах определяются реактивной индуктивной мощностью Q. [см. (2.52)] и реактивной емкостной мощностью ?>„

как известно, характеризует скорость необратимого преобразования электрической энергии в тепловую (или механическую, химическую и т. д.). В течение всего периода рл остается положительной ( 9-19), 2 раза в течение периода достигая положительного максимума Яа.„ = 2t/a/ = 2/2г

нитного поля или необратимого преобразования электрической энергии. Эти цепи называют цепями с распределенными параметр а-м и, так как электрическое поле, магнитное поле и потери энергии распределены равномерно или неравномерно вдоль всех участков цепи.

Средняя или активная мощность характеризует среднюю скорость необратимого преобразования электрической

Цепь с индуктивностью в течение первой и третьей четвертей периода работает в режиме потребителя, запасая энергию WLM, а в течение второй и четвертой четвертей — в режиме генератора, возвращая обратно запасенную ей энергию WLvL. Таким образом, энергия, полученная цепью с индуктивностью за каждую половину периода, равна нулю; следовательно, равна нулю и средняя мощность цепи. В рассматриваемой цепи происходит только периодический обмен энергией между генератором и магнитным полем цепи без необратимого преобразования электрической энергии, например в тепловую, механическую или химическую.

жительным. Это означает, что в активной нагрузке происходит процесс необратимого преобразования электрической энергии, поступающей от источника, в другой вид энергии.

расчленить график p(t) на два графика: ра(?) = uj и pL(t) = uLi ( 5.23). Первый из них иллюстрирует непрерывный процесс потреблений активной мощ-ности, т. е. процесс необратимого преобразования электрической энергии в тепловую. Второй график иллюстрирует периодический (колебательный) процесс обмена энергией меж-ду источником и магнитным полем катушки.

Средняя или активная мощность характеризует среднюю скорость необратимого преобразования электрической энергии в тепловую, световую, механическую, химическую и др. виды энергии.

В цепи с индуктивным элементом происходит периодический обмен энергией между источником питания и магнитным полем цепи без необратимого преобразования электрической энергии. Энергию, которой обмениваются источник питания и цепь с индуктивным сопротивлением, характеризует максимальное значение мгновенной мощности цепи, и называют реактивной индуктивной мощностью.

В области минимальных параметров АЭС (Р^1 атм, Г;э:300°К) азот и кислород не конденсируются. Накопление этих компонент в газожидкостном цикле АЭС может привести к значительному ухудшению процесса конденсации. Знание кинетики и механизма термических процессов, приводящих к необратимому распаду NO и других окислов азота, позволяет оценить скорость необратимого разложения ^04 в контуре АЭС. Последняя величина необходима для разработки установки очистки теплоносителя от продуктов необратимого разложения и выбора такой области параметров цикла, в которой влияние необратимых процессов на параметры N2O4 пренебрежимо мало.

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ НЕОБРАТИМОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА

Источником необратимого разложения NO2 в газовой фазе может быть следующая реакция диспропорциониро-вания:

акция (2.20) не может дать заметного вклада в скорость необратимого разложения двуокиси азота в области параметров цикла АЭС с N204 в качестве теплоносителя и рабочего тела.

Результаты, полученные Викстромом и Ноубом [240], показали, что в исследованной области параметров скорость необратимого разложения NO2 и NO не зависит от концентрации NO2. Такой тип кинетики соответствует

вообще не наблюдается. Аналогичным образом для смеси N2O3—Не—О2 наблюдалась скорость реакции, близкая скорости разложения NO в смеси Не и С>2. При отсутствии кислорода скорость необратимого разложения N2O3 также незначительна.

Это предположение позволяет объяснить пренебрежимо малую скорость реакции в случае смеси NO—He и менее высокую скорость реакции в смеси NO—Не—О2 по сравнению со смесью NO2—Не—О2. В смеси NO—Не—О2 меньшая скорость необратимого разложения окислов азота может быть обусловлена неполным окислением NO кислородом до N02. Аналогичное объяснение может быть использовано и в случае смеси N2O3—Не—Ог-

Так как катализатор не сдвигает равновесие химического процесса, поверхностная концентрация N2O3, очевидно, пренебрежимо мала по сравнению с концентрацией NO2 и N0. Отсутствие необратимого разложения окислов азота в данном случае, возможно, следует объяснять тем, что окись азота, образовавшаяся по реакции (2.25), полностью покрывает поверхность катализатора, закры-

Необратимое разложение Л^Од в контуре АЭС может быть обусловлено как радиационными, так и чисто термическими процессами. Исследованию радиационного разложения N2O4 как теплоносителя и рабочего тела АЭС посвящен ряд работ [290—292]. Установлено, что в области температур Г^800°К и давлений Р^170 атм радиационная стойкость N2O4 достаточно высока. Менее изучена термическая стабильность реагирующей системы N2O44=±2NO2^2NO + O2. Необратимое разложение этой системы может быть вызвано разложением N2O4, NO2 и NO. В параграфах Г—4 данной главы показано, что разложение окислов азота NO и NO2 с образованием таких конечных продуктов, как N2 и О2, возможно уже при температурах порядка 600 °К- Процессы необратимого разложения. NO и N02 протекают в газовой фазе, на стенках реакционных сосудов и на поверхности различных металлических и окисных катализаторов. Вклады различных процессов в суммарную скорость разложения NO и NO2 зависят от температуры, давления, состава реакционной смеси, природы стенок реакционного сосуда, наличия катализатора и других факторов. Так, по данным Лоусона [241], необратимое разложение NO и N02 в области температур Г^400 °К катализируется парами воды. Не исключена возможность и того, что молекулы N2O4 также могут участвовать в ряде гомогенных и гетерогенных процессов, приводящих к образованию азота и избыточного кислорода. Из сказанного выше следует, что при расчете необратимого разложения реагирующего теплоносителя N2O4=p±2NO2*±2NO + O2 необходимо учитывать влияние стенок каналов АЭС, паров воды и примесей других веществ. Эта задача в настоящее время не может быть решена, так как отсутствуют необходимые кинетические данные и, в частности, данные по кинетике гетерогенного разложения N2O4, NO2 и NO на поверхности каналов из нержавеющей стали марки Х18Н10Т. Сталь марки Х18Н10Т, как известно [293—295], является одним из возможных конструкционных материалов АЭС с N2O4 в качестве теплоносителя и рабочего тела. Отсутствует также даже качественная информация относительно необратимого разложения NO2 в газовой фазе. В настоя-

Эта реакция сопровождается рядом вторичных процессов с участием NO и О, протекание которых приводит к образованию N2 и О. Она является, следовательно, одним из первичных процессов необратимого разложения реагирующей системы N204=s=t2NO2^2NO + O2. Параметры АЭС с N2O4 в качестве теплоносителя и рабочего тела, как следует из данных работ [296 — 298], расположены в области температур Г^1000°К и давлений Я^200 атм. При температуре Г^ 1000 °К вклад процессов с участием атомарного кислорода в скорость образования азота пренебрежимо мал по сравнению с вкладом процессов термической диссоциации N20. В связи с этим для скорости изменения суммарной концентрации компоненты N2O и N2

Уравнение (2.70) дает скорость накопления закиси азота в статических условиях при отсутствии процессов термической диссоциации N2O. Используем это уравнение для оценки скорости необратимого разложения реагирующей системы N2O4^2NO25pt2NO + O2 в контуре АЭС, вызванного реакцией (2.38).