Лабораторная работа № 3. Расчет реактора смешения для сложной реакции с линейной кинетикой

Задание: Для химической реакции, протекающей в изотермическом реакторе смешения, составить программу расчета концентраций реагентов на выходе реактора и исследовать зависимость последних от времени пребывания. Найти время пребывания при котором концентрация компонента «В» имеет максимальное значение. Вид реакции, константы скоростей отдельных стадий, метод решения системы линейных уравнений и концентрации исходных реагентов формируются в зависимости от номера варианта.

В работе используются один из четырех методов решения систем линейных алгебраических уравнений: 1 - Гаусса; 2 - Жордана-Гаусса (обращения матрицы); 3 - простых итераций. Каждому варианту достается метод, соответствующий остатку от деления номера варианта студента на 4. Если остаток равен нулю, то берется метод Гаусса-Зейделя. В виде дополнительного – добровольного задания рекомендуется использовать в качестве второго метода - метод Крамера в общем виде для матрицы размерностью n х n, и затем сравнить полученные результаты.

Вид реакции задается следующим образом по двум схемам 1-я схема до 31 варианта включительно и 2-я схема для вариантов больше 31:

_{1 2 3 4} 1-я схема

ABCDE Для вариантов с 1 по 10, 10-я стадия GH,

⁵ ⁶ ⁷ ⁸ для вариантов с 11 по 20, 10-я стадия HI,

FGHI 11-я стадия - обратимая находится по номеру

^{9 10 10 (11)} стадии соответствующей варианту (для N_var с 1-по 10) или N_var -10 для вариантов с 11 по 20. Для вариантов с 21 по 31 стадии GH и HI присутствуют одновременно и равны соответственно 10 и 11. 12-я стадия - обратимая и находится по номеру стадии соответствующему N_var-20.

_{1 2 3 4} 2-я схема

ABCDE Для вариантов с 32 по 42, 10-я стадия GH,

⁵ ⁶ ⁷ ⁸ для вариантов с 43 по 53, 10-я стадия HI,

FGHI 11-я стадия - обратимая находится по номеру

^{9 10 10 (11)} стадии соответствующей варианту N_var-31 для вариантов с 32 по 42 или N_var-42 для вариантов с 43 по 53. Для вариантов с 54 по 64 стадии GH и HI присутствуют одновременно и равны соответственно 10 и 11. 12-я стадия - обратимая и находится по номеру стадии соответствующему N_var-53.

Начальные концентрации компонентов равны соответственно:

x_A = 1; x_B = x_C = x_D = x_E = x_F = x_G = x_H = x_I = 0.

Считаем, что константы скорости каждой реакции равны номеру стадии реакции плюс 2 десятых от выражения полученного путем вычитания из номера группы (без буквы) двадцати и от температуры не зависят. Их размерность: мин^-1.

Требования по выполнению работы:

Отобразить графически зависимости концентраций всех компонентов на выходе из реактора различным цветом, оси должны быть размечены и обозначены и подписаны. Показано соответствие между цветом и компонентом. Компоненты должны быть указаны заглавными буквами. Над графиком должен быть заголовок, написанный по-русски. Титульный экран должен содержать информацию о разработчике программы, на следующем экране должно быть задание и приведенная к нормальному виду система уравнений материального баланса изотермического реактора.

Необходимо вычислить время пребывания, соответствующее максимальной концентрации компонента B и вывести их на экран в графическом или алфавитно-цифровом режиме.

При выполнении работы под Delphi в среде Windows-95/98/xp интерфейс может отличаться от данного в сторону улучшения с использованием возможностей Delphi.