Приложение 5 (обязательное). Метод определения кинетических параметров (Е и К)

Приложение 5
Обязательное

Метод определения кинетических параметров (Е и К)

1. Сущность метода заключается в том, что пробу материала испытывают с использованием ТГ при нескольких скоростях нагрева и непрерывно регистрируют на графике ТГ при каждой скорости для каждого из выявленных процессов изменение массы пробы. Затем вычисляют коэффициент Е, константу К и определяют время достижения заданного изменения массы пробы.

Метод применяют для определения кинетических параметров процессов, скорость протекания которых подчиняется уравнению Аррениуса при скоростях нагрева не более 20°С/мин и при изменениях массы не более 30%.

2. Отбор проб

Образцы для испытаний должны соответствовать требованиям п. 1.2 настоящего стандарта.

Количество проб для каждой из скоростей нагрева должно соответствовать требованиям п. 1.2.7 настоящего стандарта.

3. Аппаратура, материалы, реактивы

Аппаратура, материалы и реактивы - по пп. 1.3.1, 1.3.3 - 1.3.9 настоящего стандарта.

4. Подготовка к испытанию

Подготовка к испытанию - по пп. 1.4.1 - 1.4.4 настоящего стандарта.

5. Проведение испытаний

Испытания проводят не менее чем при четырех скоростях нагрева в интервале температур по п. 1.3.1 в соответствии с требованиями п. 1.5 настоящего стандарта.

6. Обработка результатов

6.1. Относительное изменение массы пробы (Дельта m_i) для каждого из выявленных по п. 5 процессов (i) вычисляют по формуле

                                       m - m

                                        j   T

                                             i

                          Дельта m  = ---------,

                                  j   Дельта m

                                              j

где m        - значение массы пробы,  соответствующее  началу  процесса,

     j         мг;

    m        - значение массы  пробы, соответствующее температуре  T_i в

     T         заданном интервале температур, мг;

      i

   Дельта m  - изменение    массы   пробы,   определяемое   по  п. 1.6.4

           j   настоящего стандарта, мг.

6.2. Строят график зависимости Дельта m_i от температуры T_i при каждой скорости нагрева и определяют температуры, при которых Дельта m_i достигает значения 0,05 и далее через 0,02 до Дельта m_i = 0,30 (чертеж).

6.3. Для получения кинетических параметров Е и К обработку результатов, полученных по п. 6.2 для каждого из процессов и для каждой из скоростей нагрева, проводят по формуле

                   W  Дельта m        K

                    n         i        0    E

                ln ------------ = ln --- - ---,                      (1)

                           2          Е    RT

                      R x T                  i

                           i

где W        - скорость нагрева, К/мин;

     n

    Дельта m - относительное  изменение   массы  пробы  для   каждой  из

            i  градаций;

    T        - температура, соответствующая каждому изменению массы, К;

     i

    К        - предэкспоненциальный  множитель  в  уравнении  Аррениуса,

     0         мин(- 1);

    Е        - коэффициент,   характеризующий    зависимость    скорости

               изменения   массы  от   температуры   каждого   процесса,

               Дж/моль;

    R        - универсальная    газовая       постоянная,      R = 8,314

               Дж/моль x К.

6.4. Результаты, полученные по пп. 6.2 и 6.3 для каждой из скоростей нагрева, записывают по форме, приведенной в таблице.

W_n	Дельта m_i	T_i, K	1 x 10(3) -------- T_i	W_n x Дельта m_i ln = ------------ R x T(2)_i
	0,05
	0,07
	0,09
	0,11
	0,13
	0,15
	0,17
	0,19
	0,21
	0,23
	0,25
	0,27
	0,29
	0,30

6.5. Данные таблицы обрабатывают методом наименьших квадратов и определяют коэффициенты

         K

          0    E

     ln --- и --- линейного уравнения (1) по формулам:

         E     R

где L - число скоростей нагрева;

    l - число градаций изменения массы.

6.6. Проверку гипотезы линейности проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 9.083-78, приложение 6.

6.7. Если гипотеза линейности не приемлема, из числа экспериментальных точек исключают результаты, значимо отличающиеся от линейной зависимости в соответствии с требованиями ГОСТ 11.002-73, и определяют коэффициенты уравнения (1) в соответствии с требованиями п. 6.6.

6.8. Проверку гипотезы линейности повторяют до тех пор, пока гипотеза линейности не будет принята.

6.9. Если после исключения результатов испытаний, значимо отличающихся от линейной зависимости, остается менее 20 значений, полученных при испытаниях менее трех образцов или менее чем при трех скоростях нагрева, проводят дополнительные испытания при других значениях скоростей, указанных в п. 1.3.1.

6.10. Если условия п. 6.9 невыполнимы, определение кинетических параметров не проводят.

                            К

                             0    E

     6.11. По значениям ln --- и --- вычисляют К  и Е.

                            E     R             0

По значениям К_0 и Е вычисляют константу процесса К по формуле

                                -E/Rt

                                     i

                       K = K x e      ,

                            0

где T  - заданная температура, К.

     i

Время достижения заданного значения изменения массы (тау_i,) при заданной температуре T_i вычисляют по формуле

                             Дельта m

                                     i

                      тау  = ---------,

                         i       K

где Дельта m - заданное изменение массы.

            i