计算题4：软氮化的Kn值你会算吗？

aaron01 · 发表于 2014-3-19 09:31:50

有朋友问，软氮化，初始通入氨气50%，氮气47%，CO2比例是3%，
泡泡瓶测到氨分解率是60%，Kn怎么计算呢？

心情 · 发表于 2014-3-19 10:15:46

本帖最后由心情于 2014-3-19 11:13 编辑

CO2 假如不溶于水，我计算出来 Kn=8.15

aaron01 · 发表于 2014-3-19 10:50:42

心情发表于 2014-3-19 10:15
CO2 假如不溶于水，我计算出来 Kn=2.23

计算结果不对哦，你把计算过程写出来我看看？

心情 · 发表于 2014-3-19 11:39:40

aaron01 发表于 2014-3-19 10:50
计算结果不对哦，你把计算过程写出来我看看？

bang wo kan kan

欧阳磊 · 发表于 2014-3-19 11:47:21

我问一下，在这种气氛下，是不是应当假定CO2已经全部反应？

aaron01 · 发表于 2014-3-19 12:25:18

本帖最后由 aaron01 于 2014-3-19 12:31 编辑

假定CO2不参与反应，因为没有氧探头来测反应的完成情况。
同时假定CO2不溶于水。
由于有以上两个假设条件，所以只能是近似的计算。

aaron01 · 发表于 2014-3-19 12:29:20

心情发表于 2014-3-19 11:39
bang wo kan kan

你的2X计算是正确的。
但是后面错了。
PNH3就是40%，这个已知了。
PH2怎么算呢？你想想看。

Jasen · 发表于 2014-3-19 12:43:35

心情发表于 2014-3-19 11:39
bang wo kan kan

pNH3=1-V=40%, 没有必要再计算了，只要计算出实际裂解的氨，根据加入的NH3的百分比算出pH2，这样就可以得到Kn。

aaron01 · 发表于 2014-3-19 12:47:18

Jasen 发表于 2014-3-19 12:43
pNH3=1-V=40%, 没有必要再计算了，只要计算出实际裂解的氨，根据加入的NH3的百分比算出pH2，这样就可以得 ...

呵呵，可是他的PH2算错了哦。

Jasen · 发表于 2014-3-19 12:58:01

aaron01 发表于 2014-3-19 12:25
假定CO2不参与反应，因为没有氧探头来测反应的完成情况。
同时假定CO2不溶于水。
由于有以上两个假设条件， ...

近似计算没有必要太复杂，直接用潘老师《热处理工艺学》中提供的公式就可以了。
Kn=(1-V)*[(1+X)/1.5(X-1+V)]^1.5

Jasen · 发表于 2014-3-19 13:27:00

aaron01 发表于 2014-3-19 12:29
你的2X计算是正确的。
但是后面错了。
PNH3就是40%，这个已知了。

发现心情的2X计算也有问题，总气量部分的X+3X应该还需考虑通入的NH3只有50%。{:soso_e100:}

aaron01 · 发表于 2014-3-19 13:44:19

本帖最后由 aaron01 于 2014-3-19 13:50 编辑

Jasen 发表于 2014-3-19 13:27
发现心情的2X计算也有问题，总气量部分的X+3X应该还需考虑通入的NH3只有50%。 ...

2X计算没有问题的。
我来给大家算一遍吧。
最初通入的气体：NH3=50升，N2=47升，CO2=3升
设有2X升氨气分解掉了，未分解的氨气=50-2X，
氨气分解之后混合气体的总体积=100+2X
得到的方程是：
（50-2X）/（100+2X）=40%
2X=100/14（升）

PH2=3X/（100+2X）=10%， PNH3=40%
Kn=PNH3/（PH2）1.5=12.65

aaron01 · 发表于 2014-3-19 13:58:47

这里要说明几个问题，
氨分解仪里，溶于水的部分是混合气体里氨气的百分比，不溶于水的部分是所有其他气体的百分比，这个不溶的部分，包括最初通入的氮气和CO2，以及分解掉的那部分氨气的分解产物氮气和氢气。
如果有2X升氨气分解，将分解成3X升的氢气和X升的氮气，而混合气体总体积将从分解前的100升，变成100+2X升！

心情 · 发表于 2014-3-19 14:30:33

本帖最后由心情于 2014-3-19 14:33 编辑

aaron01 发表于 2014-3-19 13:58
这里要说明几个问题，
氨分解仪里，溶于水的部分是混合气体里氨气的百分比，不溶于水的部分是所有其他气体 ...

你换个角度想我的也不定错误， 2X 是反应掉的氨气量，0.5-2X 是剩余氨气量，通过反应掉的氨气2X，计算出产生的H2的量 3X 这样可以直接把剩余氨气的量（0.5-2X）和 H2的量（3X）代入计算Kn公式计算.... 有点误打误撞

aaron01 · 发表于 2014-3-19 15:04:26

本帖最后由 aaron01 于 2014-3-19 15:06 编辑

心情发表于 2014-3-19 14:30
你换个角度想我的也不定错误， 2X 是反应掉的氨气量，0.5-2X 是剩余氨气量，通过反应掉的氨气2X，计算出 ...

最终的PH2应该等于3X除以（100+2X），因为总的气体体积变化了，已经不是100升了。

weibo · 发表于 2014-3-19 16:31:21

这是在玩物理化学的分解率问题啊，要不要加个求晗和熵啊

trainman · 发表于 2014-3-19 23:27:30

本帖最后由 trainman 于 2014-3-19 23:35 编辑

aaron01 发表于 2014-3-19 13:44
2X计算没有问题的。
我来给大家算一遍吧。
最初通入的气体：NH3=50升，N2=47升，CO2=3升

PH2=3X/（100+2X）=10%，这里结果我计算是9.37%，是否可以约等于10%？

aaron01 · 发表于 2014-3-20 07:15:08

trainman 发表于 2014-3-19 23:27
PH2=3X/（100+2X）=10%，这里结果我计算是9.37%，是否可以约等于10%？

应该是10.004%，你的计算还是有问题.

火头工 · 发表于 2014-7-7 14:11:18

如果你用的是普通氮化炉，没有必要计算KN值；
如果你用的是精密氮化炉的话，通常控制系统会有相关的换算软件，至少应该有氢含量和KN的对比表；
按照我的理解，CO2应该对KN没有影响，通常是按照5%的比例通入；如果严格来讲，CO2对应的是氧探头；

神舟十号 · 发表于 2015-1-23 11:21:37

aaron01 发表于 2014-3-19 13:44
2X计算没有问题的。
我来给大家算一遍吧。
最初通入的气体：NH3=50升，N2=47升，CO2=3升

假定CO2不参与反应。
假定CO2不溶于水。
软氮化的氮势计算值理应这么计算！

大浪淘沙 · 发表于 2015-7-18 12:50:51

求回复，我也想知道

大浪淘沙 · 发表于 2015-7-18 12:58:45

我也不会算，看谁会得到好的答案

大浪淘沙 · 发表于 2015-7-18 13:00:47

aaron01 发表于 2014-3-19 13:44
2X计算没有问题的。
我来给大家算一遍吧。
最初通入的气体：NH3=50升，N2=47升，CO2=3升

你这个算法也不对，如果氨气分解率为50%，你的这个X不就是0了，如果是0了那没有氨气分解，谈什么渗氮咯

大浪淘沙 · 发表于 2015-7-18 18:15:43

不可能有这么高的氮势，假设分解率是40%呢

aaron01 · 发表于 2015-7-20 10:53:59

大浪淘沙发表于 2015-7-18 13:00
你这个算法也不对，如果氨气分解率为50%，你的这个X不就是0了，如果是0了那没有氨气分解，谈什么渗氮咯 ...

很好的问题，在这种气氛里，根本拿不到50%的氨分解率。
氨分解率在60%的情况下，氮势已经是12了，氨分解率在70%的时候，氮势3.35.
这个气氛不是纯氨气氛，不可能有很低的氨分解率，注意泡泡瓶里那些不溶的气体里，差不多有50%是工艺氮气，这些氮气压根不反应，所以你怎么可能得到50%以下的氨分解率呢？

大浪淘沙 · 发表于 2015-7-29 17:30:29

这段时间学习了，还是有长进，我觉得这里有很多专家，能够通过理论计算而又不枯燥把问题弄清楚，不简单！
但我还有一个问题，一般只有炉气氮势大于临界氮势，就有白亮层出现，但客户有可能要求，白亮层有一定的厚度，例如15-25微米，在多少氮势的情况下，保温多长时间？
还有温度的影响，其实我这里以前都是通氨滴醇法，经常540要保温8小时，因为客户检测HV10大于450，材料40Cr，调质好了的

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计算题4：软氮化的Kn值你会算吗？

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