Реакции управляемые параметры

Под математической моделью (математическим описанием) понимается совокупность математических зависимостей, отражающих в явной форме сущность химического процесса и связывающих его физико-химические, режимные и управляющие параметры с конструктивными особенностями реактора. В общем случае математическая модель химического реактора должна состоять из кинетических уравнений, описывающих зависимость скорости отдельных реакций от состава реагирующих веществ, температуры и давления, из уравнений массо-теплообмена и гидродинамики, материального и теплового балансов и движения потока реагирующей массы и т. д. [c.7]

В теоретических работах [57—60], посвященных выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, показана возможность повышения эффективности каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления. Основной целью решения таких [c.287]

Для выявления механизма мембранного переноса и целенаправленного синтеза мембран необходимо установить возможные состояния мембранной системы и их взаимные переходы при различных значениях управляющего параметра а. В качестве управляющего может быть использован любой параметр, вызывающий возмущение в системе, отклонение ее от исходного равновесного или устойчивого стационарного состояния. Поскольку основным неравновесным процессом являются химические реакции, естественно в качестве управляющего параметра использовать величины, влияющие на состав реагентов в каждой точке мембраны. Обычно используют концентрации переносимого компонента на границах мембраны в газовой фазе (С ) или (С/)", изменение которых влияет на приток или отток реагентов и вызывает возмущение как в распределенной системе в целом, так и в локальной области мембраны. [c.30]

Минимальное значение времени %( контактирования достигается при протекании реакции по кри- вой, огибающей семейство кривых. В данном случае несвязность процесса и существование огибающей представляют собой взаимнооднозначное свойство. Это положение доказано и для процессов с любым числом параметров. Установлено, что необходимым и достаточным условием несвязности служит наличие огибающей семейства кривых, описывающих возможные изменения управляющих параметров. Анализ показывает несвязность только простых процессов (с единственной реакцией). [c.493]

В то же время имеются теоретические работы, посвященные выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, для которых доказывается возможность повысить эффективность каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления и в то же время обладающие рядом существенных особенностей, о которых будет сказано ниже. Основной целью решения таких задач является получение периодических режимов, которые значительно повышали бы эффективность процесса по сравнению с оптимальными стационарными показателями. Но, прежде чем перейти к строгой постановке и решению задач циклической оптимизации, рассмотрим для наглядности пример [31] механизма каталитического процесса, иллюстрирующий эффективность искусственно создаваемого нестационарного режима. [c.41]

Управляющими параметрами являются парциальные давления газообразных реагентов Ра и ръ и температура поверхности Т. Эти параметры по-разному влияют на кинетические зависимости отдельных стадий. Рост парциальных давлений и рв приводит к увеличению прямых скоростей реакции 1, 2 и скорости ударной стадии 4. [c.59]

Аналогичным образом можно проанализировать поведение химически реакционноспособных систем, которые описываются кинетическим потенциалом D (см. выше) с S-образными характеристиками по некоторому параметру д , например сродству А брутто-реакции (рис. 18.3). В ряде случаев такие системы способны к скачкообразным переходам между двумя устойчивыми состояниями при изменении управляющего параметра а вследствие скачкообразного изменения потенциальной функции d P= dD. Иногда говорят, что такие системы обладают триггерными свойствами (т. е. свойствами переключателя). [c.373]

Первый — увеличение оптимальности конкретных, хорошо изученных с точки зрения влияния общепризнанных управляемых параметров реакций, может быть достигнуто применением новых катализаторов и реагентов. Это чисто химический аспект. [c.10]

Разумеется, принципиально возможно при решении задачи оптимизации вместо математической модели применять и сам оптимизируемый объект (если он существует), для чего его следует оборудовать соответствующими измерительными средствами, дающими возможность определять реакцию объекта на любое изменение входных и управляющих параметров, т. е. в конечном итоге получать зависимость (1,29). Именно этот путь используют при построении систем экстремального регулирования, задача которых заключается в автоматическом поддержании оптимального режима процесса [3]. Однако такой подход к оптимизации часто требует существенного вмешательства в нормальное течение.процесса, поскольку по результатам измерения параметров только одного ре-Жима нельзя установить, оптимален он или нет. Последнее приводит к необходимости искусственного отклонения от исследуемого [c.27]

Оптимальная температура при протекании простой реакции обеспечивает наибольшую интенсивность как процесса в целом (т-минимально), так как и при каждом X, т. е. Т)-максимально по Т при любом X. Такой оптимальный режим называют несвязанным, т. е. оптимальное значение управляющего параметра (здесь Г) в любой момент не зависит от значений Г в предыдущем и последующем моментах. [c.183]

Оптимальная температура для сложной реакиии. При протекании сложной реакции только часть исходного вещества превращается в полезный продукт. Задачу оптимизации формулируем следующим образом при заданном общем превращении исходного вещества х достигнуть максимального выхода полезного продукта у или максимальной избирательности 5, изменяя соответствующим образом температуру как управляющий параметр. [c.183]

Теоретическая оптимизация. Получив описание химического процесса (главным образом его кинетическую модель), проводят теоретическую оптимизацию. Скорость превращения зависит от концентраций реагентов и температуры. В ходе превращения состав реакционной смеси меняется, и возникает вопрос как надо менять температуру по мере протекания реакции, чтобы получить заданное превращение с максимальной интенсивностью Критерием оптимизации является т, управляющим параметром - Т. [c.150]

Далее предположим, что в подобласти поставлено N опытов. Каждый опыт представляет собой реализацию химического эксперимента при определенных значениях (уровнях) факторов или управляемых параметров, т. е. отдельный опыт можно рассматривать как точку факторного пространства — пространства, натянутого па к факторов. Определяем матрицу планирования В, или план эксперимента, как матрицу размерности М X К), и-я строка (аг1 , а 2 ,..., а ), в которой есть некоторая точка в А -мерном факторном пространстве. Определенный выход химической реакции 1/ мы будем наблюдать при практической реализации м-строки матрицы планирования, т. е. значение [c.106]

Перейдем к рассмотрению физического смысла решения, характеризующего поведение объекта в зависимости от управления у (т). При этом следует заметить, что запись у (т), т. е. независимость функции 7 от а (пространственной координаты), означает воздействие управляющего параметра на процесс одновременно сразу по всей длине аппарата. В частности, таким управлением может быть скорость IV субстанции, протекающей через аппарат. Таким образом, при управлении реакцией путем изменения линейной скорости реагирующей среды транспортное запаздывание в переходном процессе отсутствует. [c.78]

Для расчета и проектирования реакторов, для обеспечения эффективного ведения процессов и управления процессами, протекающими в реакторах, необходимо располагать совокупностью математических зависимостей, отражающих в явной форме сущность химического процесса и связывающих его физико-химические, режимные и управляющие параметры с конструктивными особенностями реакторов. Эта совокупность зависимостей называется м а-тематической моделью и обычно состоит из кинетических уравнений, описывающих основную и побочную реакции (с учетом зависимости от температуры, давления и других параметров), уравнений массо- и теплообмена, гидродинамики, материального и теплового балансов и т. п. [c.126]

Концентрацию и скорость подачи сырья будем считать заданными, а в качестве управляющего параметра примем температуру реакционной смеси. Пусть порядок первой реакции Р] = 2, второй реакции Р2=1. Тогда уравнение материальных балансов реактора по веществам соответственно Ах и Лг запишем как [c.125]

А — зависимость скорости химической реакции (1г) и скорости диффузии субстрата (/ ) от концентрации субстрата 5 Б — кривая стационарных концентраций субстрата в сфере реакции в зависимости от значений управляющего параметра [5е] [c.70]

В гл. IV было показано, что реагенты часто неоднородно распределяются в пространстве, так что происходит одновременная диффузия веществ от одной точки к другой внутри системы, а колебания концентраций реагентов в нелинейных реакциях будут определенным образом распределены в пространстве. В результате возникает новая диссипативная структура с пространственно неоднородным распределением вещества. Это следствие взаимодействия процесса диффузии, стремящейся привести состав системы к однородности, и локальных процессов изменений концентраций в ходе кинетических нелинейных реакций. Возникновению этой диссипативной структуры также предшествуют нарушение условии термодинамической устойчивости вдали от равновесия в точке бифуркации а и переход в неустойчивое состояние на нетермодинамическую ветвь. Аналогичным образом можно сопоставить триггерные свойства в системах, обладающих S -образными характеристиками, с изменением потенциальной функции dx = dD. В описанных триггерных системах (см. 1 гл. II) происходят скачкообразные переходы между двумя устойчивыми состояниями при изменении управляющего параметра а. В этих системах имеется всего одна независимая переменная. Это значит, что применение эволюционного критерия (VI.1.13) dx О возможно в форме полного дифференциала (VI. 1.14) [c.154]

Принцип обратной связи. Снабдим нашу гидродинамическую модель специальным устройством, которое будет увеличивать или уменьшать скорость оттока жидкости при поворачивании соответственно крана на выходе из сосуда в зависимости от смещения в нем уровня жидкости. Пример такой системы приведен на рис. 1.2. Поворот крана электромотором происходит по сигналу от фотоэлемента. Возникающий в фотоэлементе ток зависит от степени поглощения света, которая меняется с уровнем жидкости в сосуде. Питание лампочки фотоэлемента и электромотора осуществляется от небольшой турбины, лопасти которой вращаются выходящим потоком воды. В такой модели по принципу обратной связи поддерживается в определенных пределах уровень жидкости при изменении скорости притока воды за счет саморегуляции. В биологических системах по принципу обратной связи регулируются многие ферментативные реакции, где активность ферментов изменяется в зависимости от концентрации реагентов или внешних условий. В результате концентрация продуктов реакции поддерживается на постоянном уровне. В биологических системах могут устанавливаться различные стационарные режимы в зависимости от значений управляющих параметров. Возможно также и возникновение колебательных стационарных состояний, когда концентрации промежуточных веществ периодически с постоянной частотой изменяются во времени. Наконец, сочетание химических реакций и диффузионных процессов, в которых реагенты участвуют одновременно, может привести к появлению особого типа пространственной структурной организации в исходно гомогенной системе. [c.8]

Основными управляющими параметрами являются парциальные давления газообразных реагентов р/ и и температура поверхности Г. Эти параметры по-разному влияют на кинетические зависимости отдельных стадий. Рост парциальных давлений и приводит к увеличению скоростей реакции 1), 2) и скорости ударной стадии 4) и, таким образом, сказывается на кинетических зависимостях всех стадий механизмов I и II, кроме стадии [c.214]

Комплексообразование, очевидно, следует общим законам, управляющим химическими реакциями, и изменение условий заметно влияет на равновесие, скорость реакции и эффективность разделения. К другим важным параметрам относятся структура и молекулярный вес органи-. ческого вещества. [c.203]

Давление в системе—один из наиболее легко управляемых экспериментальных параметров, поэтому оно является удобным критерием при выяснении механизма реакции. Влияние давления на начальную скорость часто особенно показательно. Типичные кривые для некоторых реакций первого и второго порядка показаны на рис. VI1-3. Сравнение опытных данных с этими кривыми может значительно уменьшить число вариантов при установлении действительного механизма реакции. Поскольку число предполагаемых механизмов может быть очень велико, например 15, 20 или даже больше, то каждая возможность исключить хотя бы часть из них может оказаться весьма полезной. [c.227]

Очень интересно поведение плазмы в магнитном поле. В однородном магнитном поле заряженные частицы совершают винтовое движение вдоль его направления. Интенсивность такого движения зависит от напряженности магнитного поля и параметров плазмы. Благодаря этому движению заряженных частиц в магнитном поле плазме можно придать различную форму и удерживать ее в течение короткого времени в заданной форме в вакууме. Это свойство плазмы используется при разработке проблемы создания управляемых термоядерных реакций. [c.252]

Система ме 1%ашшго переноса, сопряженного с реакцией по типу (1.33), обладает триггерными свойствами, если в ней наблюдается гистерезис, т. е. переход из одного режима функционирования в другой происходит в зависимости от направления изменения управляющего параметра а. Триггерные свойства подобных систем могут быть описаны с помощью кинетического потенциала [см. (1.25)], который в устойчивых состояниях минимален. Неустойчивое состояние соответствует максимуму (л ), а сам триггерный переход связан с преодолением потенциального барьера [4]. [c.36]

На практике встречаются такие процессы, для которых при стационарных условиях подачи сырья и в условиях стабилизации управляемых параметров макрокинетика определяется не только концентрацией реагентов, но и временем, которое они провели в зоне реакции. Сюда относятся некоторые биохимические реакции с изменением свойств реагентов в зависимости от возраста [12]. Эти процессы будем называть процессами с нестационарной кинетикой. Знание характера нестационарной зависимости позволяет оценить ее влияние на технологические и конструктивные параметры и несет существенную информацию для составления математического описания процессов и рещения вопросов оптимизации [13]. Нестационарность процессов учитывается путем введения в кинетическое уравнение переменного зо времени коэффициента неста-ционарности реакции, который определяется по результатам экспериментов, поставленных в реакторах идеального перемешивания периодического или непрерывного действия. Предполагается, что предварительными исследованиями установлено существование для рассматриваемого процесса математического описания вида [c.275]

Трубчатый реактор. Для оптимизации режима в трубчатом реакторе параметров меньше, чем в многослойном начальная температура, температура холодильника и скорость потока. Начальную температуру часто выбираем из технологических условий для реакционной смеси и она, как правило, меньше температуры холодильника и мало влияет на показатели процесса. Скорость потока ограничена допустимым гидравлическим сопротивлением. Практически единственный управляющий параметр - температура холодильника Она не сильно меняется по длине слоя (трубки), и поэтому условие тепло-редачи по слою также не сильно. Но тепловыделение с глубиной протекания реакции значительно меняется (см. рис. 4.6). Поэтому профиль температур по длине трубки имеет, как правило, ярко выраженный максимум (рис. 4. 0). Увеличение увеличивает в общем температуру в реакторе и наиболее сильно максимальную, которая ограничена термостойкостью катализатора, воспламенением реакционной смеси, появлением нежелательных реакций и т. д. Поэтому оптимальному (наиболее интенсивному) режиму отвечает температура холодильника, при которой максимальная температура в слое близка к допустимой. При разработке и проектировании трубчатого реактора его оптимизируют конструктивными решениями. Рассмотрим некоторые из них на конкретных примерах. [c.197]

Эти теоретические выкладки для диффузионных ограничений реакции в биомассе, особенно в биопленках и биофлокулах, можно обобщить для процесса п-го порядка. Общий управляющий параметр можно записать следующим образом [c.198]

Химический реактор является системой, в которой возможно не одно, а несколько стационарных состояний. Причиной этой особенности является сложный нелинейный характер связей между основными параметрами, характеризующими состояние реактора концентрации исходных реагентов и продуктов реаьсции, температуры, конверсии. Предвидеть, какое из стационарных состояний реализуется, и определить области управляющих параметров необходимо для проведения химических реакций и получения товарной продукции. В ряде слз аев в реакторах реализуется автоколебательный режим с циклическим изменением основных п аметров процесса. Для того чтобы избежать подобных трудностей уже на стадии разработки технологического процесса, следует обратить внимание на эти вопросы и при необходимости провести исследование реакторного узла на устойчивость. Теория устойчивости химических реакторов изложена в 21.5. Теория устойчивости к малым возмущениям изложена более подробно, начиная с основных понятий и методов исследования. [c.59]

Исследуем сценарии перехода к хаотическим решениям от периодических при изменении управляющего параметра Ъ. Сравниваем данный сценарий с соответствующей информацией об эксперименте. Оставляем только те точки, найденные на этапе 3, которые соответствуют Нчелаемому сценарию. На рис. 7 приведены различные сценарии перехода для данной гипотезы. Отметим, что для реакции Белоусова — Жаботинского характерен сценарии перехода от периодических колебаний к хаотическим через бесконеч- [c.182]

Поскольку при взаимодействии карбониевых ионов с заряженными нуклеофилами весьма важным фактором реакционной способности является электростатическое притяжение реагентов, одним из основных инструментов при исследовании механизма таких процессов может служить электростатическая теория (ЭТ) [1—3]. Она обеспечивает возможность универсального подхода к исследованию влияния среды в реакциях, управляемых дальнодействующимй взаимодействиями, и позволяет проанализировать вклад электростатических и неэлектростатических эффектов в кинетические параметры ионных реакций. Однако влияние растворителя на протекание таких процессов не ограничивается электростатическим фактором, но сопровождается специфическими эффектами, приводящими к появлению значительных отклонений от предсказаний электростатической теории [4,5]. Именно этим обстоятельством обусловлен тот факт, что до настоящего времени не было обнаружено ни одного примера приложимости электростатической теории к ионным реакциям с участием карбониевых ионов. Не сделано попытки определить те условия, при которых можно ожидать приложимости электростатической теории к ионным реакциям. В связи с этим большое значение приобретает решение вопроса о границах приложимости электростатической теории к ионным реакциям, а также вопроса о природе специфических эффектов среды, приводящих к отклонениям от нее. [c.193]

Предложенная информационная модель, содержащая описание процессов обнаружения объектов противника и значений характеристик местности, обработки и хранения информации, получения и передачи информации, во-первых, может служить лишь основой для создания алгоритмов имитационной модели во-вторых, она в значительной степени ориентирована на описание информационного процесса для типов оргединиц, предназначенных для управления войсками (командные пункты, машины командных пунктов и т.п.). Для отдельных боевых единиц (в особенности для моделей первого уровня) можно значительно упростить описание в соответствии с тем, что сама СУ таких единиц устроена проще. В этих случаях можно предложить алгоритмы автоматизации реакции СУ на появление заявок, их передачу, прием и преобразование в управляющие параметры боевой единицы (обнаружение целей и открытие огня, движение согласно приказам и т.п.). [c.147]

В самом деле, считывание филогенетической информации, записанной в ДПК, приводит к биосинтезу первичной аминокислотной последовательности на рибосомах. Па втором этапе происходит самосворачивание белковой глобулы, развитие ферментативных реакций и самоорганизация живой системы. Характер этих процессов и, в частности, возникающих диссипативных структур, зависит от значений конкретных управляющих параметров метаболизма (гл. IV). Итак, окончательная реализация наследственной информации происходит путем динамического считывания параметрически заданной информации о метаболических процессах, лежащих в основе морфогенеза. [c.165]

Такие уравнения моделщ)уют, например, свойства откр1той ферментативной реакции с субстратным ингибированием. Не будем приводить дифференциальное уравнение этой реакции и описывать процедуру преобразования ("обезразмеривания"), необходимую для графического представления конечного результата - построения кривой стационарных состояний реакции с субстратным ингибированием и притоком субстрата в зависимости от внешнего управляющего параметра. Она имеет З-образный вид. На этой кривой каждому значению управлящего параметра отвечают три различных стационарных состояния системы. Вместо этого рассмотрим достаточно "примитивный" физический пример, который может служить аналогом поведения такой системы - фазовые изменения агрегатного состояния воды в зависимости [c.58]

На рис. 2а, б изображены серии адиабат-изоэнтроп, соответствующие малому и значительному избытку пара в системе ((3 = 2 и Р = 11), в ином параметрическом представлении - относительно переменного давления. Участки адиабат-изоэнт-роп рассчитаны для реалистичных интервалов изменения управляющих параметров рпГ, наличие нижней границы исследованной температурной области обусловлено падением активности стандартных катализаторов реакции конверсии с понижением температуры. [c.26]

Численные данные параметров, используемых для расчетов при реакции модели на воздействие первого типа, представлены в табл. 3.13. Входные воздействия Pi для всех четырех вариантов являются верхними границами величин выходных сигналов управляющих пневматических устройств или регуляторов, ожидаемых при их работе. Такие воздействия выбраны для того, чтобы показать динамические характеристики ПМИМ во всем диапазоне хода штока, поскольку это дает возможность получить такие важные характеристики, как = h ( ш), т = /2 (Хш), Р = /з ( ш), где т — время задержки клапана ш — ход штока. Здесь эти характеристики не рассматриваются, хотя данные для их построения получены. [c.288]

На рис. 5 приведена структурная схема математической модели. Переменные процесса, некоторые константы (коэффициенты теплопередачи) и сырьевые потоки являются входными параметрами, по ним проводят оптимизацию процесса. Тепловой и материальный балансы сводят с учетом предполагаемых выхода алкилата и поттребления изобутана. Из этих балансов находят условия реакции, которые затем используют при разработке реактора. Расчеты теплового и материального баланса повторяют в том случае, если характеристики разработанного реактора существенно отличаются от использованных при прежних расчетах. Затем рассчитывают значения управляющих переменных и используют их при оптимизации процесса. [c.208]

Чтобы обеспечить возможность самого широкого изменения основных электроаналитических параметров (тока, потенциала, времени и концентрации), идеальный потенциостат должен иметь следующие характеристики большой выходной ток, высокое выходное напряжение (между рабочим и вспомогательным электродами), малое время реакции, широкий диапазон потенциостатиро-вапия, высокая чувствительность к изменению потенциала и низкий управляющий ток. [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология