Моделирование гомогенных химических реакций

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]

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]

В работе рассматривается на характерных примерах математическое моделирование средствами аналоговой техники простых и сложных гомогенных химических реакций. [c.144]

РАБОТА 9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОМОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.144]

Решение уравнения конвективной диффузии значительно усложняется, если исчезновение промежуточного продукта происходит в результате гомогенной химической реакции первого (константа скорости к ) или второго (константа скорости к") порядка. Полученные аналитические выражения имеют приближенный характер и могут применяться лишь при соблюдении ряда ограничительных условий. По этой причине в настоящее время для расчета констант скорости гомогенны -реакций обычно используется метод цифрового моделирования, в основе которого лежит построение с помощью ЭВМ для каждого конкретного механизма реакции калибровочных кривых, связывающих относительный выход промежуточных продуктов Ql с параметрами к 1т и "св/ы для реакций первого и второго порядка соответственно (св — концентрация стабильного реагента в растворе). [c.213]

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]

Таким образом, для М гомогенных химических реакций совокупность уравнений (1.1.1) - (1.1.2) можно заменить К-М уравнениями дисперсии без источников в правой части для соответствующих линейных комбинаций концентраций компонентов и М условиями химического равновесия (т. п. приближение локального химического равновесия для моделирования макрокинетики химических реакций [65]). [c.24]

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]

В главе II изложены основы математического описания и моделирования применительно к задачам масштабирования и автоматизации химических процессов и обосновывается возможность получения кинетических данных в ограниченной (локальной) области изменения параметров. В общем случае в качестве уравнений локальной кинетики рекомендуется использовать известные уравнения химической кинетики, введя в них зависимость от факторов, функционально связанных с текущей концентрацией реагирующих веществ. Если при этом под терминами константа скорости и порядок реакции понимать некоторые их формальные значения,.то эти уравнения можно распространить (см. ниже) в локальной области на гомогенные и гетерогенные реакции, протекающие в кинетической и диффузионной областях. Вместе с тем, па основании анализа ряда промышленных химических процессов и основных закономерностей химической кинетики, обращается внимание на то, что известное многообразие кинетических зависимостей и уравнений, отражающих скорость различных по характеру процессов, с достаточной для практических целей точностью можно в большинстве случаев представить уравнением, выражающим образование конечных продуктов реакций, протекающих как бы параллельно. [c.9]

Рассмотрим основные понятия химической кинетики гомогенных реакций, необходимые при моделировании на аналоговых машинах. [c.144]

В настоящей главе подробно обсуждаются характерные свойства кинетических механизмов реакций, методы анализа механизмов реакций, основные принципы их упрощения и различные следствия математического моделирования кинетики сложных процессов. Эти аспекты представляют определенный интерес, поскольку в некоторых случаях необходимы механизмы реакций, включающие более 1000 различных химических компонентов, для описания процессов, протекающих в гомогенном реакторе (см. гл. 16). Такие огромные кинетические механизмы требуют и столь же грандиозных вычислительных затрат при моделировании процессов горения в двигателях и горелках из-за пространственно неоднородной структуры трехмерных турбулентных потоков с изменяющимися концентрациями и температурой, которые наблюдаются в них. [c.107]

После этих предварительных замечаний найдем условия подобия и масштабные коэффициенты приближенного моделирования гомогенных химических реакций. Необходимо особо отметить, что при отказе от геометрического подобия систем невозможно точное гидромеханическое подобие (Re = idem), а также подобие тепловых явл ний в модели и натуре. [c.162]

Предлагаемая вниманию читателей небольшая монография О. Гарела и Д. Гарела посвящена именно этой актуальной проблеме — колебательным химическим реакциям. Авторы с единых позиций рассматривают различные колебательные химические реакции — гомогенные, гетерогенно-каталитические, ферментативные. Главное внимание уделяется математическому описанию и моделированию колебательных химических реакций. В лаконичной форме изложено современное состояние вопроса, новые теоретические подходы к описанию такого сложного явления, как колебания концентраций различных химических соединений в процессе некоторых сложных реакций. [c.5]

Конвекция и экзотермическая химическая реакция. Известны случаи возникновения естественной конвекции в химически активных средах в результате протекания гомогенных химических реакций. Имеются данные [91, 92] о том, что причиной возникновения конвекции служит экзотермическая реакция псевдонулевого порядка. Рассмотрена концентрационная конвекция [93], вызванная гомогенной химической реакцией произвольного порядка. К этим исследованиям близки работы [94, 95] о численном моделировании концентрационной конвекции при выращивании кристаллов. [c.447]

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]

В настоящей монографии рассмотрены только гомогенные изотермические реакции, в то время как соответствующие про-мьпнленные процессы часто протекают в гетерофазных системах с неоднородными нолями концентраций и температур внутри реактора. Для математического моделирования таких систем прежде всего необходимо выбрать адекватную кинетическую модель процесса, правильно описывающую химические превращения компонентов. Изложенный в книге материал должен помочь сделать такой выбор научно обоснованным. После того как кинетическая модель выбрана, явления переноса вещества и тепла в реакторе могут быть учтены при построении общей математической модели процесса стандартными методами. Возникающие при этом задачи относятся уже к области макрокинетики и, следовательно, выходят за рамки настоящей монографии. Вместе с тем совершенно ясно, что развитие макрокинетики реакций образования и превращения полимеров, столь важной для математического моделирования промышленных процессов их синтеза и химической модификации, невозможно без хорошо разработанных методов описания истинной химической кинетики соответствующих реакций. Эти методы, подробно изложенные в данной книге, могут быть с успехом использованы и нри решении многих макрокине-тических задач химической технологии получения и модификации лолимеров. [c.362]

О кинетике химических реакции в потоке. В настоящее время одной из распространенных форм осуществления многих процессов является проведение их путем непрерывного пропускания потока реагирующих газов (или жидкостей) через слой твер- дого или жидкого реагента или просто через реакционный аппарат с определенной температурой. Так можно осуществлять, например, сушку газов или насыщение их парами жидкости, адсорбцию газов твердыми реагентами и многие химические реакции гомогенные или гетерогенные и, в частности, каталитические (реакции в потоке). Такая форма проведения обеспечивает длительную непрерывность процесса при благоприятных возможностях поддержания постоянного режима, так как каждый данный аппарат может работать при постоянных условиях температуры и пр. Эта форма проведения процесса влияет на кинетику его и приводит к своеобразной зависимости кинетики от таких условий проведения, как размеры и форма реакционного аппарата, величина свободного сечения, скорость пропускания газов. В результате кинетика их становится весьма сложной. Различным областям применения в известной степени соответствуют различные направления развития теории. В одних успешно используются методы математического моделирования, в других применяются методы, основанные на выводах гидродинамики. Однако описание их выходит за рамки этой книги. [c.698]

Моделирование ТЭ. Для создания высокоэффектив1ШХ ТЭ необходимо детальное моделирование сложнейших электрохимических, каталитических, транспортных (тепла и массы), электрических процессов. Нахождение оптимального химического состава катода, электрода, электролита, вспомогательных материалов, оптимальной пористой структуры этих материалов требует привлечения специалистов в области физики, материаловедения, катализа, электрохимии, электричества, инженерии, В настоящее время в различных странах мира ведется многочисленные работы по моделированию ТЭ с использованием методов математической статистики, нейронных сетей, нечетких множеств. Однако наиболее перспективным представляется применение методов системного анализа и математического моделирования, базирующегося на построении феноменологических моделей, включающих всю совокупность явлений катали гической, электрохимической и физикохимической природы. Для моделирования ТЭ мы используем трехфазную гомогенную модель, включающую систему уравнений, описывающих электрохимическую реакцию и транспортные процессы, а также электрическую составляющую процесса. [c.64]

С4ледовательно, прямое моделирование химических процессов с использованием критериальных уравнений оказывается практически невозможным, если требовать полного подобия модели и натуры — гидродинамического, теплового, диффузионного, геометрического и реакционно-кинетического. Моделирование химических реакторов в случаях частичного подобия подробно рассмотрено в [99]. В частности, при рассмотрении гомогенной реакции в трубчатом реакторе, коэффициент теплоотдачи в котором зависит от Не , при отказе от геометрического и гидродинамического подобия и соблюдения теплового, диффузионного и реакционно-кинетического подобия отношения размеров натуры и модели и скоростей потока в них составят [92, 99] [c.218]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология