Моделирование химико-технологических процессов_Кацман_ЛК04

Модели неидеальных потоков Параметры моделей. Неидеальное через идеальное как метод

моделирования неидеальных потоков.

Простейшие модели. Ячеечная модель. Общий объем поделен на n

(один параметр) равных последовательных объемов ИС. Системы, близкие к ЯМ.

ДФРВП вида C( )=nn n-1e-n /(n-1)!. n=1, n=∞. 2( )=1/n как оценка n.

Поведение при n=∞!!! Концентрация реагента от времени пребывания для ИВ, ИС и ЯМ (n=3). Выход i-1 как вход i. n уравнений. Решать последовательно.

Для конечной концентрации реагента реакции первого порядка

CAn=CA0/(1+kt/n)n. Для конверсии =1-1/(1+kt/n)n. Среднее время!

Крайние случаи. Дробное n.

Секционирование, перегородки. Селективность. Уже три ячейки эффективны! Особо – при порядке 0!

Динамика, чувствительность, управляемость, устойчивость Параметрическая чувствительность и управляемость. Разница и

сходство.

Флуктуации и возмущающие воздействия. Связь. Устойчивость стационарных режимов в ХТ.

Необратимая экзотермическая реакция первого порядка в потоке ИС с отводом тепла. Скорость r=kCA0/(1+kt)=Ae-E/RTCA0/(1+Ae-E/RTt). При низкой т- ре Ae-E/RTCA0, при высокой CA0/t (смысл!).

Баланс Q1=Q2, где 1 от реакции, 2 отвод потоком и стенкой.

VaQpr=v CT(T-T0)+KTFT(T-TTH). Перегруппировка. Вид функций.

Максимально 3 корня, 3 стационарных состояния. Возмущение температуры.

Устойчивость 1 и 3. Условие dQ2/dT>dQ1/dT. Отличие около состояния 2 как неустойчивого. Автоматика или интенсификация отвода тепла у точки 2 как модератор системы.

Иначе CT/t+KTFT/Va>Qpdr/dT, где FT/Va=fT – удельная поверхность,

падает с ростом объема. Коллизия размера и устойчивости.

Подобие с зерном непористого катализатора. Рост температуры в ядре потока – перенос прямой вправо до касания (неустойчивость). Зажигание катализатора. Падение температуры – перенос влево до касания

(неустойчивость). Погасание катализатора при более низкой т-ре, чем зажигание. Гистерезис! Кинетическая и диффузионная область.

Неустойчивость в изотермических режимах. Общие проблемы науки

(нелинейность, обратные связи). Фазовые координаты, аттракторы (узлы),

репеллеры, седла, предельные циклы (перерегулирование, колебательные химические реакции). Странный аттрактор, хаос, турбулентность. Численное моделирование – проблема хаоса.

Автокатализ и устойчивость. Затравка в биотехнологии. Проблемы экологии и устойчивость.