![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Исходные данные. В ходе проведения химической реакции получены следующие кинетические кривые для компонентов А, В, ССтр 1 из 2Следующая ⇒
В ходе проведения химической реакции получены следующие кинетические кривые для компонентов А, В, С. В ходе моделирования процесса предложить и обосновать кинетику реакции и рассчитать константы скоростей частных реакций. Концентрации СА0=500 г/л.
С, г/л Рисунок 1- Кинетические кривые для компонентов А, В, С
Для математического моделирования любого химического процесса и реактора необходимо знать численное значение константы скорости химической реакции К. Все виды реакций можно распределить по трём классам: -реакции разложения: -реакции синтеза: -реакции изомеризации: При этом в зависимости от условий проведения процесса реакция может протекать как по прямому, так и по обратному механизму, а также по равновесному состоянию. Для расчета констант скоростей реакций используются данные исследования кинетики химической реакции, то есть опытные значения изменяющиеся во времени концентраций компонентов в реакционной среде. Эти данные позволяют установить предполагаемый механизм реакции, составить уравнения кинетики реакции в форме системы дифференциальных уравнений, и в ходе решения этой системы уравнений с различными подставляемыми значениями констант скоростей реакции подбирают такие значения К, при которых расчетное значение кинетических кривых наиболее хорошо совмещаются с опытными. Решение дифференциальных уравнений можно выполнить достаточно простым методом Эйлера. Для удобства сопоставления расчетных и опытных данных целесообразно использовать реперные точки.
1 Выбор вида химической реакции На основании вышеприведенных кинетических кривых можно сделать вывод, что в реакционной смеси присутствуют четыре вещества (А, В, С, Д). Для того, чтобы найти концентрацию неучтенного вещества Д, составим материальный баланс по израсходованному и образовавшемуся веществу.
Таблица 1 – Материальный баланс процесса (по концентрациям, г/л)
Построим кинетические кривые, учитывая вещество Д.
С, г/л Время, мин Рисунок 2- Кинетические кривые для компонентов А, В, С, Д
2 Разработка математической модели кинетики По имеющемуся виду реакции можно составить четыре кинетических уравнения: 3 Определение констант скоростей химических реакций Так как протекают три реакции, то необходимо определить три константы скорости реакции. Из первого кинетического уравнения по интегральному методу найдем сумму констант k1+k3, которая равна 0, 052мин-1. Из третьего уравнения найдем k3 по дифференциальному методу (k3=0, 034 мин-1), тогда k1=0.018 мин-1. Из четвертого уравнения k2=0, 216 мин-1.
Рисунок 3- Блок-схема программы
5 Программа расчета program lab2; uses crt; label 1, 2; var ca0, cb0, cc0, cd0, dtau, tau, k1, k2, k3, dtrep, t, tkon, pca, pcb, pcc, pcd, ca, cb, cc, cd: real; Begin clrscr; ca0: =500; cb0: =0; cc0: =0; cd0: =0; tau: =0; dtau: =0.001; write ('K1= '); readln (k1); write ('K2= '); readln (k2); write ('K3= '); readln (k3); dtrep: =5; t: =dtrep; tkon: =40; pca: =ca0; pcb: =cb0; pcc: =cc0; pcd: =cd0; writeln ('-------------------------------------'); writeln (' t | Ca | Cb; Cc; Cd '); writeln ('-------------------------------------'); repeat 1: ca: =pca+(-k1*pca-k3*pca)*dtau; cb: =pcb+(k1*pca-k2*pcb)*dtau; cc: =pcc+k3*pca*dtau; cd: =pcd+k2*pcb*dtau; tau: =tau+dtau; if abs(t-tau)< =dtau/2 then goto 2 else pca: =ca; pcb: =cb; pcc: =cc; pcd: =cd; goto 1; 2: writeln (t: 4: 0, ' ', ca: 4: 2, ' ', cb: 4: 2, ' ', cc: 4: 2, ' ', cd: 4: 2); t: =t+dtrep; until t> tkon; readln; end.
|