Математическое моделирование химических процессовПериодическая система / Моделирование газофазных процессов, протекающих при гетерогенно-каталитическом восстановлении оксидов / Математическое моделирование химических процессовСтраница 1
В прошедшее десятилетие было предпринято очень много попыток описать математически процессы, протекающие при восстановлении оксида азота. В частности, при помощи математических моделей изучались эффекты массопереноса на блочном катализаторе. Была разработана двухмерная математическую модель для движения газового потока в слое катализатора, в которой особое внимание уделялось таким параметрам, как скорость движения потока, а, следовательно, и режим течения газового потока, диаметр монолитного канала, коэффициент диффузии и скорость химической реакции. Адекватность предложенной модели была проверена путем сравнения расчетных данных с экспериментальными. Сравнение показало, что и внутре-, и внешнедиффузионные ограничения должны приниматься во внимание, особенно при высоких температурах.
Работы этих ученых показали, что математическое моделирование процессов является очень перспективным и достаточно точным методом изучения химических процессов вообще и процессов восстановления оксидов азота в частности.
Математическая модель определяется лимитирующей стадией процесса. В случае, когда лимитирующей стадией является химическая реакция, математическая модель будет включать в себя дифференциальные уравнения первого порядка, описывающие изменение концентрации каждого вещества во времени:
где [x] – концентрация интересующего нас вещества,
t – время,
rx – скорость изменения концентрации данного вещества во времени, имеющая, следующий вид:
, где
- предэкспоненциальный множитель,
энергия активации процесса,
R – универсальная газовая постоянная,
С – концентрации реагентов
m, n – порядок реакции по веществам a и b соответственно. В данной работе все порядки приняты равными единице.
Если же лимитирующей стадией процесса является внутренняя или внешняя диффузия, математическая модель будет состоять из дифференциальных уравнений второго порядка. В эти уравнения входят также такие параметры, как скорость движения потока, размер пор катализатора, коэффициент диффузии. Такие зависимости позволяют определить концентрацию вещества в зависимости от длины реактора и расстояния от его оси. Вид этих уравнений представлен ниже.
Для нахождения концентрации вещества в потоке:
Для нахождения концентрации вещества на поверхности и внутри катализатора:
Скорость реакции разложения оксида азота описывается при помощи кинетической модели по механизму Лэнгмюра-Хиншельвуда:
Перечень символов:
- концентрация в потоке;
- концентрация в твердой фазе (на поверхности катализатора и внутри его пор;
- коэффициент эффективной диффузии;
r – радиальная координата;
- коэффициент молекулярной диффузии;
Смотрите также
Кислород (Oxygenium), О
Кислород - химический элемент VI группы периодической системы Менделеева; атомный номер 8, атомная масса 15,9994. При нормальных условиях К. - газ без цвета, запаха и вкуса. Трудно назвать другой элем ...
Синтез тиоцианата ртути
Целью
данной курсовой работы является изучение способов синтеза тиоцианатов, в
частности тиоцианат ртути (ΙΙ). Свойства соединений ртути(II)
специфичны, поэтому они интересны для ...
Методы обнаружения и измерения радиоактивного излучения радия и тория
РАДИОАКТИВНОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ, МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ, СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, ТОРИЙ-232,
РАДИЙ-226, ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ.
Цель
курсовой работы: целью данной курсовой работы является ознакомле ...