Degtyarenko_dlya_studentov_II_kursa_2013 / Детерминир. модели / Детерм. мод. - лаб. работы / Лаб. раб. 5 / Решенные лекционные задачи / Лаб. работа5.5
.2.pdf
|
|
2.2. ПЕРЕХОДНЫЙРЕЖИМ В СИСТЕМЕ ИЗ ДВУХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ПРОТОЧНЫХ РЕАКТОРОВ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Поскольку математическая модель процесса содержит в себе достаточно много констант, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
имеет смысл задать эти числовые значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
модели |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
и только затем приступать к аналитическому решению данной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
при помощи встроенной функции DSolve системы Mathematica. Задавать |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
числовые значения констант рекомендуется в рациональной, а не в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
десятичной форме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
In[1]:= |
k |
1 |
1; k |
2 |
|
2; v |
1000; v1 |
100; V1 |
1000; V2 |
|
1500; C0 |
1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
C |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
In[2]:= |
sol1 |
|
k C |
1t |
C1 ' |
v |
v |
|
C |
|
t |
|
|
|
V , |
v |
C |
|
|
C1 |
t |
V1 |
, C1 |
0 |
C0, C2 ' |
t |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DSolve |
|
|
t |
k1 |
C1 |
|
|
v C0 |
v1 |
C2 |
|
t |
|
|
v1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
55 |
, |
|
C1 |
|
t |
, C2 |
|
t |
|
, t |
|
FullSimplify |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Out[2]= |
|
C1 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
205 18 17 t |
|
6 238 |
2 t |
|
, C2 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
132 17 t 6 |
238 2 t |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
425 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
425 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Итак, аналитическое решение рассматриваемой математической |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
модели при заданных значениях констант имеет |
следующий вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In[3]:= |
C1 |
|
1 |
|
|
205 18 17 t 6 |
238 2 t |
|
; C2 |
1 |
|
|
|
|
55 132 17 t |
6 238 2 t |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
425 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
425 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Представим |
графически полученные результаты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
In[4]:= Needs "PlotLegends`"
In[5]:= Plot C1, C2 , t, 0, 10 , PlotRange 0, C0 ,
PlotStyle Thick, RGBColor 1, 0, 0 , Thick, RGBColor 0, 0, 1 , PlotLabel "Графики функций C1 t ,C2 t ", AxesLabel "t", "C" ,
PlotLegend "С1 t ", "С2 t " , LegendPosition 1.3, 0.5 , GridLines Automatic
1.0C |
Графикифункций C1 t ,C2 t |
|
|
||||
0.8 |
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
С1 t |
Out[5]= |
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 t |
С2 t |
Графики выглядят аналогично графику функции CA t , полученному в пункте 2.1 см. файл "Лаб.работа5.5.1.nb".
Запишем стационарные концентрации вещества А в первом и втором реакторе соответственно
In[6]:= C1 st 205 425; C2 st 55 425;
Запишем аналитические зависимости,отражающие степень конверсии исходного реагента с течением времени в каждом реакторе
C0 C1
In[7]:=
C0
1
Out[7]= 1 205 18 17 t 6 238 2 t
425
2 Лаб. работа5.5.2.nb
C0 C2
In[8]:=
C0
Out[8]= |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
17 t 6 |
238 |
|
2 t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
425 |
55 132 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Представим |
|
графически полученные результаты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
C0 C1 |
|
C0 C2 |
C0 C1 st |
|
|
C0 C2 st |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
In[9]:= |
Plot |
|
|
|
, |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
, |
t, 0, 10 |
, PlotRange |
|
0, C |
0 |
, |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
C0 |
|
|
|
C0 |
|
|
|
|
C0 |
|
|
|
|
|
|
C0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
PlotLabel |
|
Thick, RGBColor |
1, 0, 0 |
, |
Thick, RGBColor |
0, 0, 1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
PlotStyle |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
с |
|
Dotted, Thickness |
|
0.01 |
|
, GrayLevel |
|
0 |
|
, |
|
Dotted, Thickness |
|
0.01 |
, GrayLevel |
0 |
, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
"Степень конверсии исходного реагента |
|
"t", "" , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
течением времени в каждом реакторе", AxesLabel |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
PlotLegend |
|
"C0C0C1 ", "C0C0C2 |
", "C0 CC0 |
1 st ", "C0 CC0 |
2 st " |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
LegendPosition |
1.3, 0.5 |
, GridLines Automatic |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Степеньконверсииисходногореагента
стечениемвременив каждомреакторе
1.0
C0 C1
0.8 |
C0 |
C0 C2
Out[9]= 0.6
C0
C0 C1st
0.4
C0
C0 C2st
0.2
C0
t
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |