Построение и анализ математических моделей реакторов

Многоуровневый иерархический подход с позиций современного системного анализа к построению математических моделей позволяет предсказывать условия протекания процесса в аппаратах любого типа, размера и мощности, так как построенные таким образом модели и коэффициенты этих моделей позволяют корректно учесть изменения масштаба как отдельных зон, так и реактора в целом. Конечно, данный подход весьма непрост в исполнении. Чтобы сделать его доступным для широкого круга специалистов, необходимо сразу взять ориентацию на использование интеллектуальных вычислительных комплексов, которые должны выполнять значительную часть интеллектуальной деятельности по выработке и принятию промежуточных решений. Спрашивается, каков конкретный характер этих промежуточных решений Наглядные примеры логически обоснованных шагов принятия решений, позволяющих целенаправленно переходить от структурных схем к конкретным математическим моделям реакторов с неподвижным слоем катализатора, содержатся, например, в работе [4]. Построенные в ней математические модели в виде блоков функциональных операторов гетерогенно-каталитического процесса совместно с дополнительными условиями представлены как закономерные логические следствия продвижения ЛПР по сложной сети логических выводов с четким обоснованием принимаемых решений на каждом промежуточном этапе. Каждый частный случай математической модели контактного аппарата, приводимый в [4], сопровождается четко определенной системой физических допущений и ограничений, поэтому итоговые математические модели являются не только адекватными объекту, но обладают большой прогнозирующей способностью. Приведенная в работе [4] логика принятия промежуточных решений при синтезе математических описаний гетеро- [c.224]

Основа метода математического моделирования — идея иерархического, многоуровневого подхода к. построению математической модели реактора, заключающегося в расчленении сложного химико-технологического процесса на химические и физические составляющие, раздельном их изучении и последующем синтезе общей математической модели из моделей отдельных частей сложного процесса. Общая математическая модель процесса, представляющая собой сложную систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, требует для решения разработки специальных методов качественного и численного анализа, как правило, широкого применения современных ЭВМ. [c.3]

Рассмотрение основных способов организации процесса в реакторах не затронуло вопросы построения их математических моделей и анализа процессов с их помощью, конструктивных элементов реакторов. Это можно сделать на основе предыдущего материала. Основное, [c.224]

Рассмотрение основных способов организации процесса в реакторах не затрагивало вопросов построения их математических моделей и анализа процессов с их помощью, конструктивных элементов реакторов. Это можно сделать на основе предыдущего материала. Основное, что необходимо определить химику-технологу при разработке или анализе реакторного процесса, -это как лучше его организовать, предсказать его результаты, предвидеть достоинства и трудности его реализации. [c.174]

Математическую модель для гипотетической обобщенной технологической структуры ХТС в целом можно получить либо путем применения матричного метода анализа ХТС, либо путем построения и последующего преобразования сигнального графа системы (рис. 1У-1 5,а, бив). Узлы сигнального графа г,- соответствуют параметрам состояния технологических потоков ( =1,23), а ветви — коэффициентам функциональных взаимосвязей элементов ХТС (/ ) и — коэффициенты разделения для реакторов, 5] и 5г — коэффициенты разделения для< [c.175]

Один из этапов разработки химических реакторов - аэродинамическое моделирование (см. рис. 3.4). Его появление определено следующим. С одной стороны, методы аэродинамики позволяют определить структуру потока в реакторе, что необходимо для построения в нем математической модели процесса, с другой стороны, - разработать такие конструкции отдельных узлов реактора, которые обеспечивают необходимые условия протекания процесса в нем. Аэродинамическое моделирование проводят также по масштабным уровням протекания процесса в реакторе, что было использовано при анализе процессов на зерне катализатора и в слое. [c.231]

Основой для построения математической модели каталитического превращения реагентов в химическом реакторе служит кинетическая модель химических реакций, протекающих на поверхности катализатора. Зная функциональную зависимость скорости химической реакции на поверхности катализатора от состава реакционной смеси и температуры, можно вычислить скорость реакции, отнесенную к единице объема катализатора, и селективность превращения ключевого компонента в целевой продукт. Эти две величины — важнейшие для характеристики эффективности промышленного катализатора. Уравнения макрокинетики являются составной частью математической модели химического реактора, которая на стадии проектирования используется для расчета оптимального технологического режима работы реактора и его конструктивных особенностей, а в процессе эксплуатации реактора — для расчета оптимального режима управления процессом. Другая область применения кинетических моделей — это изучение механизма химических реакций. Анализ моделей позволяет выявить и предсказать поведение эксперимента и существенные стороны механизма реакции при изменении условий эксперимента. Поэтому ясно, насколько серьезной и ответственной задачей является построение кинетической модели каталитических реакций. Вследствие практической важности проблем, возникающих при построении кинетических моделей, им уделяется самое серьезное внимание широкого круга исследователей — теоретиков и экспериментаторов. Этим проблемам посвящена обширная литература. Достижения в области моделирования кинетики обобщены в обзорных статьях и монографиях [5, 30, 31, 65]. В настоящей главе рассматриваются лишь основные методы построения кинетических моделей гетерогенно-каталитических реакций. [c.103]

В настоящей статье сделана попытка составить более общую модель полунепрерывного реактора. Как показано ранее [ ], такую модель целесообразно строить из расчета, что она будет реализоваться на вычислительных машинах. Чтобы упростить построение и анализ таких математических моделей, удобно рассматривать их по отдельным участкам. [c.418]

В книге в доступной форме рассмотрены основные направления и методы математического моделирования применительно к типовым химико-технологическим процессам. На примерах возрастающей сложности (гидравлические емкости, колонные аппараты, химические реакторы) показаны все стадии математического моделирования реальных процессов — постановка задачи, построение модели, решение ее па цифровой вычислительной машине и анализ полученных результатов. [c.4]

Построение и анализ математических моделей нес1ационар-ных процессов в химических реакторах. Эти работы связаны с исследованиями процессов химического превращения, переноса вещества, теплоты и импульса в дисперсных систеглах. [c.260]

В общем случае задача построения математической модели 1роцесса (ХТС) с активным использованием АСНИ, основанная 1а стратегии системного анализа, заключается прежде всего в вы-(блении уровней иерархии строения ХТС, а именно элементар-ых процессов (кинетики химических превращений, фазовых рав-овесий и т.п.) явлений в аппаратах (реакторах, абсорберах, [c.59]

Приведены развернутые примеры применения реализации процедур переработки информации, которую несут в себе диаграммы связи при описании ФХС. Среди них важную методологическую роль играют построение математической модели химического процесса в типовом проточном реакторе смешения с теплообменными элементами, а также построение моделируюш его алгоритма динамики фонтанируюш его слоя и анализ основных гидродинамических закономерностей режима фонтанирования в аппаратах химической технологии. [c.293]

При разработке алгорит.ма использовались упрощенные математические модели аппаратов, отражающие, однако, наиболее важные и характерные свойства реакционных и разделительных процессов. Построение таких моделей возможно при рассмотрении некоторых абстрактных аппаратов (например, колонны бесконечной высоты, реактора бесконечного объема и т.д.), функционирующих в абстрактных режимах (например, режим полного орощения в ректи-фикационно.м процессе). Такие схемы, состоящие из абстрактных агтпаратов, характеризуются минимальным набором вьфьируемых конструктивных и технологических параметров. Однако более важным является то, что анализ пре-цельньгч стационарных состояний таких схем фактически сводится к анализу структурных особенностей соответствующих диаграмм фазового и химического равновесий. [c.182]

Необходимые для построения математической модели уравнения кинетики процесса были первоначально записаны исходя из общих теоретических закономерностей, а затем проверены с помощью кинетических кривых, полученных на экспериментальной установке. Эксперимент был организован следующим образом в реактор подавались определенные количества этилена и инертного газа-раз-бавителя, присутствие которого предотвращает возможность образования взрывоопасных концентраций. Газовая смесь на выходе из реактора охлаждалась водой, затем вода и газ разделялись в газожидкостном сепараторе. Пробы газа для химического и масс-спек-трального анализа отбирались после сепаратора. Температура в реакционной зоне и в нескольких точках наружных стенок реактора измерялась с помощью термопар. [c.196]

В предыдущих разделах данной главы при анализе массообмена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя предполагалось, что целевой компсшент не вступает в химическую реакцию в плотной фазе слоя и не адсорбируется твердыми частицами. Поэтому изложенные в этих, разделах результаты можно применять при математическом моделировании химических реакторов или тепломассообменных аппаратов с псевдоожиженным слоем только в том случае, если протекание химической реакции или адсорбционного процесса существенно не влияет на скорость массообмена газового пузыря с плотной фазой слоя. Цель данного раздела — построение математической модели массообмена газо- вого пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя при наличии химической реакции.. [c.203]

Краевые задачи для систем уравнений параболического типа представляют собой одну из основных математических моделей, возникающих в теории горения, теории химических реакторов и Б других прикладных вопросах. Качественный анализ решений таких задач является актуальной проблемой теории математического моделирования химических процессов. За последние годы в работах Т.И.Зеленяка, С.Н.Кружкова и ряда других авторов (см.[I])достигнуто существенное продвижение в иззгчении поведения решений одного квазилинейного пар олического уравнения с одной пространственной переменной доказана теорема о стабилизации ограниченных решений,получены удобные для приложений критерш устойчивости стационарных режимов, исследованы области устойчивости, а также поведения решений в окрестности неустойчивых стационарных режимов. Построение столь же полной качественной теории в случае систем уравнений пока еще не представляется возможным, хотя имеется ряд частных результатов, показывающих,что качественная картина поведения решений параболических систем во многом отличается от поведения решений [c.132]

В обычных методах кинетического анализа процессов в системе, содержащей большое число твердах частиц, учитывается только взаимодействие частиц и окружающего иаг газа / и не учитывадагся в явном виде эффекты, зависящие от координат соседних частиц, / Рассматривая в этом приближении химические процессы на поверхности твердых тел в кипящем слое, необходимо, прежде всего, установить закономерности изменения состояния частицы при изменении состава окружающего ее газа, причем последовательности изменения состава газа вокруг частиц могут быть самыми различными. Уравнения изменения состояния частицы при переменном составе газа вместе с уравнениями движения частиц и газа достаточны для построения математической модели изотермического реактора с кипящим слоем. [c.294]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология