Гетерогенный процесс моделирование

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия Кр, Кс или Kw так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесия Ра. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п. При моделировании процессов массопередачи подобие характеризуется критерием равновесности в следующем виде [c.151]

Рассматривая математическое моделирование гетерогенных процессов, протекающих в системе газ-полностью реагирующее твердое и на непористом зерне катализатора (разд. 4.6.3), можно обратить внимание на один момент. Несмотря на различие в механизмах протекания (в первом случае реагируют газообразный и твердый компоненты, во втором дальнейшее превращение претерпевают только газообразные компоненты, попадая на поверхность твердого катали- [c.145]

Моделирование реакторов для проведения гетерогенных процессов 18.4.1.Типы газожидкостных реакторов [c.557]

Предлагаемая читателю монография представляет восьмую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Семь предыдущих монографий 1. Основы стратегии, 1976 г. 2. Топологический принцип формализации, 1979 г. 3. Статистические методы идентификации объектов химической технологии, 1982 г. 4. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, 1983 г. 5. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов, 1985 г. 6. Применение метода нечетких множеств, 1986 г. 7. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах анализа химических и биохимических систем, 1987 г.) посвящены отдельным вопросам теории системного анализа химико-технологических процессов и его практического применения для решения конкретных задач моделирования, расчета, проектирования и оптимизации технологических процессов, протекающих в гетерогенных средах в условиях сложной неоднородной гидродинамической обстановки. [c.3]

Решение такой системы оказывается слишком сложным даже при использовании современных ЭВМ. Поэтому при практическом моделировании стараются использовать уравнения и граничные условия, приведенные в табл. П-З [1], подбирая для гетерогенного процесса полуэмпирическим путем такой вид ш, чтобы обеспечить совпадение рассматриваемых и определяемых в эксперименте j (L) и Т (L). Обычно это простые уравнения вида [c.75]

В книге рассмотрены вопросы расчета химических ре-акц/1Й, протекающих в типичных для процессов химической технологии реакторах. Изложены основы кинетики гомогенных н гетерогенных процессов, приведены рекомендации по составлению материального и энергетического балансов реакторов, освещены вопросы их гидродинамики. Рассмотрена термодинамика химических реакций. Даны примеры расчетов и задачи для самостоятельного решения. Книга дополнена обзорной статьей о современных направлениях работ в области моделирования химических реакторов и исчерпывающей библиографией. [c.4]

Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия /Ср, Кс или К, так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесности Ра (см. стр. 131). [c.157]

При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесности Ра [c.157]

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности. [c.10]

Различия в моделировании гомогенных и гетерогенных процессов 11 [c.11]

Различия между непрерывными и периодическими процессами необходимо учитывать при их моделировании. Это, разумеется, относится как к гомогенным процессам, так и к гетерогенным. Далеко не всегда, однако, может быть использован общий подход к моделированию гомогенных и гетерогенных процессов. В гомогенном процессе скорость взаимодействия целиком определяется концентрацией реагентов и температурой. Молекулы участвующих в реакции веществ лишены индивидуальности, и совершенно безразлично, сколько времени они находились в реакторе до рассматриваемого момента. Поэтому существующие методы расчета непрерывных гомогенных процессов сводятся к определению температурных и концентрационных полей в реакторе с использованием известных кинетических характеристик процесса. [c.11]

Понятие кинетической функции оказалось плодотворным и при математическом моделировании других гетерогенных процессов, например, процессов взаимодействия между твердой и газообразной фазами или между двумя несмешивающимися жидкостями. Таким образом, понятие кинетической функции по своему значению существенно шире тех рамок, в которых оно используется в настоящей книге. [c.83]

Рис, 20. Блок-схема моделирования сложного гетерогенного процесса [c.148]

Далее рассмотрим условия моделирования гетерогенных процессов при условии одинаковых размеров = 2 и отказе от геометрического подобия с соблюдением условий гидродинамического, теплового и реакционного подобия без учета теплоизлучения и молекулярного массообмена. В этом случае имеем следующие условия подобия [c.171]

Моделирование этого гетерогенного процесса привносит в описание процесса горения установившийся формализм каталитической химии (см. 6.7). Формализм включает описание процессов адсорбции [c.265]

В [14] полученные экспериментальные данные были сопоставлены с результатами кинетического моделирования процесса. Использовали кинетическую модель работы [5]. Соответствующие расчетные кривые, имеющие практически такой же вид, как и экспериментальные кривые, приведены на рис. 6.10. Более короткие времена превращения, полученные в расчете, обусловлены, скорее всего, недостаточно точным учетом в модели [5] гетерогенных процессов, которые играют в этих условиях заметную роль. [c.196]

Динамического и химического подобия обычно нельзя достигнуть одновременно например, если остается постоянным время реакции, то число Рейнольдса, в которое входит линейная или массовая скорость, изменяется. В гетерогенных каталитических процессах полное подобие может быть достигнуто при изменении размера частиц катализатора и его активности. Если теплопередача осуществляется теплопроводностью или конвекцией, размер частиц должен быть пропорционален диаметру сосуда, а активность катализатора должна меняться обратно пропорционально квадрату диаметра реактора оба условия очень тяжелы и обычно невыполнимы. Часто имеют значение только некоторые из факторов, влияющих на реакцию, так что существенным будет равенство только тех безразмерных комплексов, в которые они входят. Например, если скоростью диффузии определяется процесс в гетерогенном реакторе, то рассмотрение одного динамического подобия будет достаточным для выяснения условий моделирования. [c.341]

Моделирование кинетики гетерогенных каталитических процессов, 1976. [c.2]

Численное моделирование проводилось так, чтобы наилучшим образом описать немногочисленные имеюш иеся экспериментальные данные. В области медленного процесса для начальных условий Р = 0,5 ат. Т" = 840 К, а = 1 решалась ПКЗ для системы реакций 2—4, 6, 11 — 18, термодинамическая доля которой составляла Q 0,7. В связи с возможными гетерогенными эффектами модель [c.278]

Нижний предел воспламенения. Механизм процесса при низких температурах (Т < 1000 К) и давлениях (Р С 10- ат) представляется [7] системой элементарных реакций (Г , / = 1—4, 11, 13, 14) и гетерогенных стадий см. табл. 6). Численное моделирование в основном подтвердило этот результат и определило уровень представительности б 0,7. Для повышения уровня представительности описания процесса в этой области до б / 0,8 необходимо учитывать реакции б, 15, 16—18. Показано [71, что вплоть до 10%-ного содержания На в смеси можно полагать, что соотношение скоростей [c.297]

Проблемы расчета, моделирования и оптимизации нестационарных процессов гетерогенного катализа в силу своей исключительной сложности требуют разработки специальных подходов и стратегий анализа, рассчитанных на использование как современной вычислительной техники, так и техники новых поколений ЭВМ, новых форм организации интеллектуального труда исследователя, работающего в интерактивном режиме с ЭВМ в человеко-машинных системах с развитой базой знаний. [c.18]

Сложная иерархическая организация гетерогенно-каталитических систем затрудняет построение основ теории на строгих законах гетерогенного катализа, выраженных в количественной форме, поскольку обширные накопленные знания в литературе представлены преимущественно в описательной форме. Большой удельный вес информации описательного (качественного) характера о поведении гетерогенно-каталитических систем часто затрудняет строгую математическую постановку и решение задач исследования, моделирования, управления и оптимизации гетерогенно-каталитических процессов, что является существенным тормозом в решении как фундаментальных, так и прикладных задач гетерогенного катализа. [c.107]

При избыточности качественной информации о внутренней структуре и функционировании гетерогенно-каталитических систем возникает проблема разработки специальных приемов эффективного использования накопленной качественной информации для моделирования, оптимизации и управления процессами гетерогенного катализа. В этих условиях разработка моделей принятия решений часто требует привлечения такой информации, которая не может быть выражена количественно, а носит описательный, сло- [c.107]

Уровень требований к расчету и проектированию промышленного оборудования для осуществления контактно-каталитических процессов, интенсивное развитие вычислительной техники и расширение областей ее применения оказывают существенное влияние на задачи математического моделирования гетерогенно-каталитических процессов они становятся намного сложнее, а их решение требует введения новых понятий, методов и средств реализации. Изменяется и сам подход к решению задач математического моделирования. Если до недавнего времени исследователь ставил задачу, исходя из физической сущности каталитического процесса, а затем представлял ее решение математику-вычислителю, то теперь традиционное разделение труда исследователя-химика и математика-вычислителя меняет свой характер, приобретая качественно новые формы. Последнее связано с тем, что построение расчетной модели гетерогенно-каталитического процесса настолько тесно переплетается с разработкой вычислительного алгоритма, что отделить эти стадии друг от друга зачастую невозможно. Для математического моделирования в настоящее время характерна машинно-ориентированная формализация и автоматизация как самой постановки задачи, так и всех процедур, связанных с ее реализацией на ЭВМ. [c.219]

Метод математического моделирования чрезвычайно популярен. Именно поэтому необходимо очень четко определить, что такое метод математического моделирования, что может и чего не может дать его использование. Для этого вернемся еще раз к вопросу об элементарных процессах в гетерогенном химическом реакторе для систем жидкость — жидкость или жидкость — газ. [c.22]

Моделирование процесса поглощения сернистых соединений строится па общем для гетерогенных процессов подходе, изложенном в гл. VIII применительно к каталитической конверсии окисд углерода. В отличие от каталитических процессов существенной особенностью поглощения является специфически присущая ему нестационарность, связанная с исчерпыванием вещества поглотителя во времени. [c.314]

К числу новых методов последования процесса горения тоилива относятся микрокиносъемка горящей иоверхности угля, стереоскопическая и скоростная киносъемки в зоне горения движущихся частиц [21, 214], вышеуказанный метод фотопирометрии на движущейся пленке [200], химическое моделирование гетерогенных процессов, и, наконец, применение меченых атомов—изотопов обычных и радиоактивных (в частности, 0 п С ) — и исследованиях реакций восстановления углекислоты и окисления углерода [215]. [c.167]

Математическое описание и моделирование химико-техиологи-ческих гетерогенных процессов производится главным образом при помощи метода подобия, с исполь-зова1шем критериев, характеризующих гидродинамику, физические свойства компонентов, равновесие и кинетику процесса. Однако в настоящее вре.мя для количественной характеристики конкретных гетерогенных процессов можно привести лишь более или менее частные критериальные уравнения, применяемые с целым рядом ограничений. [c.161]

Авторы стремились не только изложить методы математического описания этих, процессов, но и показать на ряде конкретных примеров, как нриме-ненйе методов математического моделирования приводит к получению численных результатов, достаточных для оптимального проектирования процессов растворения и выщелачивания. Приведенные в книге примеры не могут, конечно, исчерпать всего многообразия практических задач, встреча10щихся при проектировании промышленных процессов растворения и выщелачивания. Книга не содержит рецептов на все случаи жизни . Однако авторы надеются, что, используя развитый в книге подход к математическому моделированию гетерогенных процессов с изменяющейся твердой фазой, читатель сумеет решить и такие инженерные задачи, которые в тех или иных отношениях отличаются от рассмотренных в тексте. [c.4]

Кинетика гетерогенных процессов обмена в сложных случаях определяется скоростями протекания целого комплекса микро- и макроскопических процессов. При этом полное и точное математическое описание всех этих процессов приводит к громоздким системам дифференциальных и интегро-дифференциальных уравнений, решение которых с необходимой точностью не всегда удается получить не только аналитически, но даже численными методами. Трудности полного математического описания кинетики гетерогенных процессов являются причиной широкого распространения методов формальной кинетики. Кинетические уравнения, в состав которых входят эмпирические константы, удовлетворительно описывают кинетику процессов, как правило, только для отдельных элементов общей поверхности межфазного контакта для отдельного зерна катализатора, для единичного элемента диспергированного адсорбента и т. д. С другой стороны, расчет технологических процессов требует анализа кинетики гетерогенного обмена для всей поверхности межфазного контакта с учетом реальных условий протекания процесса в конкретном аппарате или реакторе. Методам статистической макрокинетики, т. е. методам описания кинетики гетерогенных процессов в таких макроскопических условиях реальных аппаратов и реакторов, которые не могут быть описаны только детерминированными соотношениями и требуют использования статистических подходов, посвящена третья глава книги. В качестве гидродинамического введения к развиваемым в этой главе методам статистического описания и моделирования широкого класса процессов массопереноса в условиях интенсивного перемешивания рассматриваются некоторые результаты исследования двухфазной турбулентности в псевдоон<иженном слое, стохастический характер которой приводит к ряду типичных нелинейных эффектов, [c.10]

Основой анализа и расчета любого процесса химической технологии яйляется знание его кинетических закономерностей. При решении разнообразных инженерных задач для ионообменных процессов в химической технологии наиболее сложным и наименее изученным вопросом является правильный учет его кинетики. Это объясняется многостадийностью некаталитического гетерогенного процесса физико-химического превращения вещества, протекающего на ионообменных смолах. В связи с этим целесообразно проанализировать и сравнить описание кинетики ионного обмена с учетом различных физико-химических факторов с целью обоснования их использования при расчете и моделировании ионообменного изотермического реактора полного смешения [ ]. [c.88]

Влияние пористой структуры катализатора на технико-экономические показатели процесса, исследуемое с помощ,ью мате-д1атического моделирования, практически невозможно установить экспериментальным путем. Несмотря на недостатки существующих методов моделирования пористой структуры катализаторов и связанный с этим приближенный характер расчетных результатов, данные, полученные с помощью математического моделирования гетерогенно-каталитических реакций, могут оказать существенную помощь при планировании экспериментальных работ, связанных с созданием эффективных катализаторов [77]. [c.169]

В настоящее время имеется значительное количество монографий и учебных пособий, посвященных физико-химическим основам расчета химических реакторов и их математическому моделированию. Однако вопросы расчета реакторов для жидкофазных процессов освещены в них или очень кратко или вовсе не затронуты. В первую очередь это относится к гетерогенным реакторам для проведения реакци в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ, а также в трехфазных системах газ жидкость — твердый катализатор. Между тем расчет подобных реакторов весьма специфичен и в большинстве случаев существенно отличается от расчета апнаратов для проведения гомогенных процессов. [c.3]

Структурные схемы подобного типа значительно облегчают принятие правильных решений для наут1н0 обоснованного построения неформальной, основанной на физической сугцности математической модели гетерогенно-каталитического процесса. Здесь уместно отметить, что существуют многие другие более простые в исполнении пути построения математических описаний каталитического процесса. К ним относятся, например, многочисленные модификации формального подхода с позиций черного ящика [1], всевозможные полуэмпирические методы, основанные на относительно неглубоком проникновении в физическую сущность объектов моделирования и др. В последнем случае опыт исследователя может оказаться достаточным для того, чтобы построенная полуэмпирическая модель отражала физическую сущность процесса, однако недостаточно глубокие знания могут привести к ошибочным результатам. Примером могут служить работы, где нестационарные процессы в неподвижном слое катализатора описываются весьма примитивно различными модификациями ячеечной модели [5—7]. [c.224]

В общей стратегии системного анализа проектирование промышленного гетерогенно-каталитического агрегата является основной целевой акцией, которой подчинена вся процедура принятия решений при анализе и моделировании каталитического процесса на всех уровнях его иерархии. Реализация этой генеральной заключительной акции требует переработки огромного объема накопленной в процессе исследования информации, ее переработки, фильтрации и выработки в результате оптимального проектного решения. Гарантированный успех в решении этих задач обеспечивается не просто автоматизацией процедур проектирования с привлечением вычислительной техники, а использованием развитой интеллектуальной системы проектирования, обладающей способностью на основе мощной базы знаний и функционирования экспертных подсистем активно участвовать в творческом процессе проектирования совместно с проектировщиком-пользовате-лем. Рассмотрим общие вопросы организации интеллектуальных САПР [1]. [c.255]

При осуществлении процессов гетерогенного газового катализа в псевдо-ожиженно.ч слое катализатора проскок газа в виде пузырей оказывает значительное влияние на степень превращения реагентов. В связи с этим изучение поршневого режима псевдоожижения имеет важное значение при моделировании процессов на основе лабораторных данных. [c.170]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология