拟均相一级等温化学反应二维扩散模型的计算分析

本文考虑在平推流中只存在径向扩散的情况,据此建立了一级等温反应的拟均相二维模型;采用等距正交配点法和龙格－库塔法,计算了反应器中的浓度分布,并与解析解进行了比较;当配置点数ｐ＝５时,采用等距正交配点法计算的近似解较接近于解析解。相应微机上的Ｑｕｉｃｋ ＢＡＳＩＣ程序已运行通过。     

流动模型方法及其在化工中的应用

(续上一讲 )( 3)等温管式反应器反应转化率分布计算例 4:求例 2、例 3中等温管式反应器反应转化率分布解 :利用轴向扩散模型对例 2、例 3中等温管式反应器进行计算机数值求解 [见 ( 4 )等温管式反应器轴向扩散模型数值求解ＢＡＳＩＣ计算程序 ],可以很方便地得到其反应转化率分布。结果如图 2所示。图 2中 ,为了便于比较 ,还给出了不考虑流体返混的理想平推流模型的计算结果。反应器无因次长度Ｚ　　　　反应器无因次长度Ｚ-Ｏ -平推流模型　　　　　　 -Ｏ -平推流模型- -轴向扩散模型　　　　 - -轴向扩散模型图 2　等温管式反应器反…     

进行复杂一级反应的非等温管式反应器的计算

对于进行均相(或拟均相)复杂一级反应的非等温操作管式反应器的节塞流模型,提出了一种比较准确简捷的数值解法。当温度浓度分布对于参数和初值条件的变化较为灵敏时,这种方法的优点尤为突出。     

计算机辅助模拟计算催化剂颗粒内的一级等温平行反应——忽略外扩散的影响

本文是采用正交配点法和高斯一约当消无法 ,用计算机语言 ,在忽略外扩散条件下 ,对催化剂颗粒内进行的一级等温平行反应的产物和反庆物浓度的变化情况进行模拟计算 ,并把数值解和解析解进行了对比分析 ,取得了比较满意的结果。     

催化剂颗粒内浓度分布模拟计算中几种计算方法的比较2．第二类边值问题

本文拟对均匀型催化剂活性组份分布催化剂颗粒（无限片形和球形）内发生零级和一级等温反应时，催化剂颗料内浓度分布的几种模拟计算方法（打靶法、牛顿—高斯法、绷弦法和正支配点法）进行了简单的讨论，并把各种方法的计算结果与解析解进行比较；相应的计算机模拟计算程序已在Ｃｏｍｐａｇ３８６微型计算机上运行通过。     

氨合成及中温变换催化剂内表面利用率计算的数值解

催化剂颗粒内反应组分的传质过程,对于许多工业生产条件下气——固相催化反应速率的影响不容忽视。颗粒催化剂内表面利用率(或效率因子)的计算是计算宏观催化反应速率的主要组成部分。如果处于等温状况的球状或平板状催化剂上进行的反应是一级反应,则表征催化剂内反应组分浓度分布的微分方程是二阶线性齐次常微分方程,有解析解,内表面利用率从而可以迅速求得。如果反应不是一级反应,例如氨合成、一氧化碳中温变换等催化反应以幂函数形式表示的动力学方程,则浓度分布方程是非线性常微分方程,无解析解。在此情况下,常用的方法是将动力学方程简化为一级反应而求得近似解。本文采用的方法是将二阶非线性常微分方程转换成一阶常微分方程组,在电子计算机上用打靶法求解此微分方程组的边值,从而求得催化剂内反应组分的浓度分布及内表面利用率的数值解,并按照典型的工业生产条件,将数值解及近似解的计算结果进行了比较。     

轴向扩散模型的计算机数值解法

文章根据轴向扩散模型的两个边界条件皆以导数形式给出的特点,采用不同于常规的区间划分法建立有限差分方程组,并用牛顿-拉甫森法作线性转换求取模型的数值解。文中所述方法具有程序结构简单、迭代收敛速度快和初值的选择范围宽等特点。可用于计算营式、塔式和固定床式反应器中反应物浓度沿管长的分布及转化率。     

PET固相缩聚反应器动态模型

PET固相缩聚过程涉及反应固体颗粒和反应器床层两个空间尺度的传质,是一个复杂的多维多相对象。以反应过程控制为目标,在已有的反应动力学模型基础上,同时考虑可逆化学反应和小分子产物内外扩散两个控制因素,并借用固定床拟均相模型的建模思想,将小分子产物在颗粒内外扩散形成的浓度梯度用一个有效系数来表示,从而建立了简化的PET固相缩聚反应器一维动态模型。在相关文献的实验条件下求解分布参数模型的数值解,并进行启动过程仿真和过程动态分析,计算反应器出口质量指标,与文献曲线和数据对照,验证了模型的正确性。     

气相中存在不凝性气体时两相流紧急泄放

对气相中存在不凝性气体时的两相流紧急泄放进行了理论分析， 给出了定解方程并进行了数值求解。通过适当简化， 得出了近似的解析解。对近似的解析解与精确的数值解的结果进行了比较     

工业氧化铝催化剂上乙醇脱水动力学

在排除内外扩散影响的条件下,采用微型等温固定床反应器对工业化氧化铝催化剂上乙醇脱水的动力学行为进行了实验研究.建立了工业氧化铝上乙醇脱水的半经验动力学模型,采用高斯-牛顿方法对实验结果进行拟合.统计检验结果表明,所建模型很好地吻合了实验数据,是适宜和可行的.     

等离子体煤气化反应器内部流动数值模拟及设计优化的初步研究

本文对一种等离子体煤气化反应器内部湍流、两相流动和燃烧化学反应等复杂流动现象进行了三维数值模拟 ,得出了其内部的温度分布、速度分布和组分浓度分布 ,在对计算结果进行分析的基础上 ,提出了等离子体煤气化反应器的一种优化设计方案 ,并对此方案进行了不同等离子体流速下的数值模拟和比较分析 ,以确定气流参数的最佳匹配 ;数值分析结果表明 :改进的设计方案和气流参数匹配提高了等离子体热源利用的效率和煤气转化的效率     

明胶层中的扩散和反应动力学研究

本文采用有限差分法导出扩散物从空间一点向周围作三维球型扩散和边扩散边进行一级反应的动力学方程的数值解，并了其求解方法，在相同的参数下，获得的数值解相相近边界条件的分析解结果对照，一致性良好，为进面是研究染料云的形成过程打下基础。     

半无限大介质中非稳态扩散模型的精确解

以组分A在固体相或流体相表面被吸收、在相内进行非稳态扩散和化学反应的过程为研究对象，在固体相或流体相可视为半无限大、组分A按一及反应机理进行反应的情况下，对该半无限大介质中同时存在非稳态扩散和化学反应的传质微分方程式进行适当的简化，采用数学分析手段，提出了一种求其精确解的方法，并对有限介质中的一个非稳态扩散模型给出了精确解。     

假瞬态洁求解中温变换B109催化剂效率因子

建立了描述工业催化剂粒内浓度和温度分布的扩散数学模型.借助假瞬态法,提出了非等温扩散模型的有效解法.本文对16组宏观实验速率,获得了各组分的浓度和温度分布,及中温变换B109催化剂效率因子的数值解.采用该法能在不修改边界条件的情况下,求解催化剂颗粒内存在“死区”的定解问题.计算结果合理,计算速度快.     

假瞬态洁求解中温变换B109催化剂效率因子

建立了描述工业催化剂粒内浓度和温度分布的扩散数学模型.借助假瞬态法,提出了非等温扩散模型的有效解法.本文对16组宏观实验速率,获得了各组分的浓度和温度分布,及中温变换B109催化剂效率因子的数值解.采用该法能在不修改边界条件的情况下,求解催化剂颗粒内存在“死区”的定解问题.计算结果合理,计算速度快.     

固定床中传质阻力的数值分析

鉴于传质阻力对于反应器设计的重要性,针对aA（g）＋bB（s）=cC（g）＋dD（s）型气固反应,综合了外扩散、内扩散和界面化学反应三个颗粒动力学阻力步骤,建立了固定床中可压缩气体渗流的数学模型,并用有效容积方法进行数值求解,分析了反应器内部传质阻力的分布和变化。结果表明,随着化学反应的进行,反应器内部不同区域上起主要作用的控制步骤在不断变化,入口附近是内扩散控制区,然后是外扩散、内扩散和化学反应联合控制区,出口附近是外扩散和化学反应联合控制区;内扩散阻力对颗粒大小的变化最敏感,化学反应阻力次之,外扩散阻力最不敏感。     

人工肝生物反应器中溶解氧浓度动态分布的模型与数值分析

研究了人工肝生物反应器的结构特点,并在对反应器内部液体流动与气液传质规律进行分析的基础上,结合反应器的实际需要,建立了基于一维轴向扩散模型的人工肝专用生物反应器溶解氧浓度动态分布的数学机理模型. 利用有限差分方法对模型离散化求解,得到了流动速度、氧传质系数及细胞耗氧速率对反应器内部溶解氧浓度分布的影响规律. 通过对模型数值解的分析得到了特定条件下反应器内的优化参数为液体流速0.55 mm/s,传质系数0.31 s-1,扩散系数0.02 mm2/s. 最后,通过仿真数据与实测实验的对比验证了该模型的正确性,其平均误差在±5%以内. 本模型的建立在理论上验证了该专用生物反应器可以提供稳定且均匀的溶解氧浓度分布,同时也为下一代新型反应器的优化设计提供了参考数据和理论依据.     

供热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响

利用数值分析方法,通过具体实例计算,分析了供热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响。研究结果表明:对于一级不可逆吸热反应,无论理想流动反应器是否等温或非等温操作,反应器与外界环境是否存在换热,以及当反应器与外界环境换热时具有大小不同的换热速率,对于具有相同反应体积的理想反应器,PFR中关键组分的转化率均高于CSTR中关键组分的转化率,这可为发生一级不可逆吸热反应的化工生产过程的反应器选型提供指导。     

温度特性对理想反应器效率的影响

本文利用数值分析方法,研究了温度特性对理想全混流反应器(CSTR)和平推流反应器(PFR)效率的影响。研究结果表明:在等温条件下,对于在理想反应器中发生的单一一级不可逆反应,PFR的效率高于CSTR;在绝热条件下,对于在理想流动反应器中发生的单一一级不可逆反应,当反应为放热反应时,CSTR的效率高于PFR;当反应为吸热反应时,PFR的效率高于CSTR。基于上述比较结果可知,理想反应器的效率不仅与其类型相关,而且还与反应器的温度特性及反应的热效应有关。上述结果可对理想反应器的选型提供有效的指导。     

用等效反应温度法计算轴向扩散模型

运用等效反应温度法，将一个在温度Ｔ下进行的ｎ级反应等效成在温度Ｔ．下进行的一级反应。从而大大简化了轴向扩散模型的计算过程，并获得了该模型的近似解析解。计算结果与数值解相比，绝大多数偏差小于３％。