基于Monte Carlo方法改进的化学反应动力学计算机模拟

在Monte Carlo方法及其改进方法的基础上,进一步改进了化学反应动力学方程计算机模拟算法.改进后的算法延续了原方法编制模拟程序方便等优点,并提高了计算机模拟的稳定性、精确性,克服了由于Monte Carlo方法是一种概率方法而导致模拟结果具有随机性的缺点.结合工业应用中常见的平行、连续、对峙和综合化学反应进行了模拟计算,模拟结果与这些化学反应的解析解相对误差小于0.1%.     

预测精馏塔板相界面积的时间Monte Carlo方法

采用时间Monte Carlo模拟技术,利用随机试验的方法计算精馏塔板上气泡的稳态粒度分布,预测的结果与实验测量的数据相当一致,证明时间Monte Carlo方法不仅计算简单,应用方便,而且能够较准确地预测精馏塔板的相界面积,是一个很有发展前景的方法.     

高分子构象模拟研究中的Monte Carlo方法

介绍了Monte Carlo方法及其特点,进而分析了Monte Carlo用于高分子模拟的优势,并描述了两类模拟模型。论文重点综述了近年来Monte Carlo方法在高分子构象模拟中的一些研究与应用,并展望了Monte Carlo方法在高分子构象模拟中的发展趋势和前景。     

复杂炉型内有非均质参与的辐射换热

<正>对辐射换热的数值计算,段法(Zone Method,又称区域法)和Monte Carlo法的应用较广。然而段法中辐射热交换因子的计算涉及到频繁的多重积分计算,特别是在有非均质参与或复杂几何系统的情况下,涉及空间积分的段法会更显乏力。Monte Carlo法对复杂几何系统和非均质有较强的适应性。特别是将Monte Carlo法改进后,在相同精度要求下,可以很大程度地减少抽样,从而简化计算。近年来,Taniguchi等和Murty等已部分将Monte Carlo法的随机抽样改为一致确定抽样。     

催化裂解过程分子尺度反应动力学模型研究

以工业数据为基础,运用结构导向集总方法来构造烃分子,对催化裂解原料油进行了分子尺度上的Monte Carlo模拟.在深入研究催化裂解反应机理的基础上,以原料油模拟产生的分子矩阵作为反应物分子,将结构导向集总方法与Monte Carlo方法相结合,建立了催化裂解过程分子尺度的反应动力学模型.结果表明:Monte Carlo方法可以在分子尺度上实现对催化裂解原料较好的模拟,产品产率和汽油组成与实际值能较好地拟合.且随着虚拟分子数的增加,对原料油性质和反应结果的模拟计算精度提高;模型具有较好的适应性和外推性.     

聚苯乙烯与溶剂体系相容性的计算机模拟

使用推广的 Flory-Huggins理论结合 Monte Carlo法模拟聚苯乙烯与几种不同溶剂的相容性。用 Monte Carlo法从大量分子对中取样 ,计算配位数和相互作用能 ,将数据输入 Flory-Huggins格子模型中 ,估算出体系的混合自由能和相图 ,研究聚合度对聚苯乙烯与溶剂体系相容性的影响。模拟结果表明聚苯乙烯与甲苯等溶剂的相容性较好 ,与水等溶剂的相容性较差 ;随着聚苯乙烯聚合度增大 ,体系相容性变差 ;而且在聚合度较低时 ,相容性变差的程度更显著 ;以上结果与实际情况相符。     

加速Monte Carlo分子模拟收敛的能量选择取样法

为提高Monte Carlo分子模拟的取样效率,加速模拟过程的收敛,本文提出了根据粒子能量进行取样的方法。通过对凝固点附近的L-J流体的模拟,将能量选择取样法与Metropolis取样法以及力偏倚取样法的收敛性和模拟结果作了比较,表明能量选择取样法的收敛速度显著高于Metropolis取样法,与力偏倚取样法相当,而计算量比力偏倚取样法小。     

MATLAB在简单化学反应动力学教学中的应用

应用改进的Monte Carlo法和MATLAB编程来模拟简单反应系统中物质的浓度随时间的变化,建立化学动力学图形绘制的GUI程序,从而更加准确的刻画反应过程的本质;并通过简单反应速率图动态地反映出各物种组分的分布、变化以及相对含量的关系,还能根据其图形确定反应级数和计算反应速率。     

处理多分散颗粒凝并和冷凝/蒸发问题的多重Monte Carlo算法

提出一个新的多重Monte Carlo (MMC) 算法来求解同时考虑凝并和冷凝/蒸发的通用动力学方程 (GDE),该算法基于时间驱动, 模拟过程中保持模拟颗粒数目不变和计算区域体积不变. 描述了时间步长确定方法, 同时处理凝并和冷凝/蒸发的方案. 针对常凝并核和常冷凝核, 常凝并核和线性冷凝核, 线性凝并核和线性冷凝核三种特殊工况, MMC算法模拟了颗粒尺度分布函数的时间演变, 与理论分析解进行了比较, 表明MMC算法能解决普通Monte Carlo算法的计算精度和计算代价不能协调的矛盾, 具有较小的计算代价和较高的计算精度, 能够适用于工程应用.     

分子尺度的复杂反应体系动力学模拟（Ⅰ）原料分子的Monte Carlo模拟

以DCC-I工艺的工业常规分析数据为基础,采用Monte Carlo模拟和结构导向集总相结合的方法在分子尺度上对复杂反应体系的动力学进行研究.主要介绍了如何将原料转化为1000个分子,每个分子又以19个特征表示的原料分子的Monte Carlo模拟.结果表明生成的分子能很好地反映原料的特性,对原料性质的预测值和标定数据吻合得较好.     

多种复杂化学反应动力学统一的数值模拟

研究各种经典复杂化学反应动力学方程如简单级次反应、平行反应、连续反应和对峙反应等的求解方法时,可以发现它们之间存在共同点,并得到统一的求解形式.文中给出了将多种复杂化学反应动力学的求解统一起来的方法,并用C++程序语言,编制了可以求解物理化学教学中各种经典复杂化学反应动力学方程的数值模拟程序.使用该程序,只要根据具体情...     

碳酸锂碳化反应过程分析与机理探讨

用双膜理论揭示了碳酸锂气、液、固三相碳化反应的规律.从化学反应动力学和工程学的角度,分析了碳化反应的过程并对反应的机理进行了探讨,对实验结果进行了理论解释,为优化工艺参数提供了理论依据,对实际生产也具有一定的参考价值.     

利用反应动力学分析硫磺制酸转化器设计参数的选择

根据 SO2 转化试验研究建立的动力学模型 ,并用转化器操作数据进行校正 ,从而得到完整反应动力学方程。运用反应动力学方程编制的程序 ,着重对转化器进口 SO2 浓度的选择、各段进口温度的选择、压力对最终转化率的影响进行讨论     

甲醇制烯烃反应机理和动力学研究进展

甲醇制烯烃（MTO）反应是重要的生产低碳烯烃技术，对于其反应机理的研究，尤其是第一个C—C键生成过程的探讨备受争论。近年来，Hydrocarbon Pool平行反应机理逐渐得到较广泛的认可，并在此基础上出现了很多MTO反应动力学的研究报道以及对该快速失活反应的催化剂积炭与失活现象的研究。针对在SAPO-34等分子筛催化剂的MTO反应情况，综述了近些年来国内外对于其反应机理、反应动力学、积炭和失活动力学的研究进展情况。     

亚硫酸铵的氧化反应动力学研究

利用鼓泡反应装置,对亚硫酸铵氧化过程各影响因素进行了研究。通过改变pH、亚硫酸铵浓度、空气流量及温度,研究了亚硫酸铵的氧化反应动力学。实验结果表明,空气流量低于380 L/h时,反应速率随流量的增大而增加;pH为5.5左右时,氧化速度最快;高浓度(≥3 mol/L)的亚硫酸铵不能被迅速完全地直接氧化成硫酸铵。     

基于简单碰撞理论化学反应动力学数值模拟

寻找合适和有效的数值模拟方法,对于越来越复杂的化学反应动力学研究有着重要的意义.以简单碰撞理论(SCT)模型为出发点,可以得到一种准确有效的化学动力学方程的数值求解方法.基于SCT的化学反应动力学数值模拟方法编程方便简单,具有较高的精度,与化学动力学过程机理相似,能体现化学动力学的过程.使用该方法对n级简单反应、连续反...     

间苯二胺扩链剂酰基化合成聚脲反应动力学研究

采用酰基化方法对扩链剂间苯二胺进行了改性,以减缓聚脲的高反应活性来研究合成反应的动力学方程。以间苯二胺、冰乙酸为原料,磷酸为催化剂合成了新型位阻型扩链剂二乙酰间苯二胺,并用红外光谱、高分辨质谱、凯氏定氮法和核磁共振氢谱分析确定了合成产物的化学结构。将它和端氨基聚醚、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)通过两步溶液法合成了新型聚脲,考察了改性二胺扩链剂对聚脲性能的影响,并用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)跟踪该固化反应过程,得到了不同温度下的反应速度常数。实验结果表明,当用改性扩链剂代替原扩链剂合成聚脲时,凝胶时间大大延长。该反应体系表现为良好的一级动力学关系,并得出该反应的活化能。     

羟基氯醋改性聚氨酯预聚体合成反应动力学研究

采用化学分析方法研究了羟基氯醋树脂微粉存在下的聚醚N-220、蓖麻油等聚醚多元醇混合物与甲苯二异氰酸酯（TDI-80）的预聚合反应动力学,获得了聚氨酯预聚体合成反应动力学参数及反应表观速率常数表达式k=0．049exp（-23．95／RT）,并通过反应初期的实验数据对反应级数进行了验证。结果表明,在该体系下的预聚体合成反应中,氨酯化反应的表观速率常数随反应温度的升高而增大,合成反应以氨酯化反应为主,总反应级数为1．74~1．88,为近二级反应。该合成反应机理具有一定的复杂性。实验结果对相关聚氨酯弹性体预聚物合成及改性反应具有一定的理论价值和指导意义。     

Phase separation in blends of linear polymers formed in situ according to different mechanisms

The in situ formation of blends of two incompatible polymers was studied. The kinetics of simultaneously proceeding reactions of radical polymerization of methyl methacrylate and polyaddition reaction of polyurethane formation was investigated for various ratios of monomeric compounds in the reaction mixture. It was established that the kinetics of formation of each polymer in the mixture depends on the presence of the other and on the kinetics of its formation. These parallel reactions are accompanied by phase separation at a definite conversion degree of each monomer. The onset of phase separation does not affect the course of the kinetic curves. The regularities of phase separation in connection with reaction kinetics were investigated by light scattering. It was found that because of the difference in the rates of the two reactions, the ratio of the polymers formed in the reaction mixture continually changes in time. In spite of this, initial stages of the phase separation may be considered as proceeding according to the spinodal mechanism. Values of amplification factors were calculated which depend on the component ratio and reaction rates. It was established that reaction‐induced phase separation determines the formation of the interconnected morphology immediately after the onset of phase separation, when the composition of the polymer blends has not yet reached its equilibrium value. © 2002 Society of Chemical Industry     

硅灰石与盐酸反应动力学规律探讨

在ｐＨ和温度恒定的条件下,对硅灰石与盐酸反应动力学进行了实验研究。发现其反应动力学规律分为两阶段,初始阶段反应速度只与硅灰石总表面有关;当反应率（Ｇ）达到一定值时,反应动力学符合固相多元体系的杨德尔速度方程。同时,对产物ＳｉＯ２物理状态和临界反应率（Ｇ）的意义进行讨论。