›
›

Bài giảng Tin học trong công nghệ hóa học-thực phẩm - Khảo sát động học phản ứng

KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG
1. Đặt vấn đề 
Khảo sát động học:
1) Xác định các tham số động học: bậc và hằng số tốc độ;
2) Xác định biến thiên nồng độ theo thời gian phản ứng 
pdf 29 trang thamphan 30/12/2022 2000
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tin học trong công nghệ hóa học-thực phẩm - Khảo sát động học phản ứng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_tin_hoc_trong_cong_nghe_hoa_hoc_thuc_pham_khao_sat.pdf

Nội dung text: Bài giảng Tin học trong công nghệ hóa học-thực phẩm - Khảo sát động học phản ứng

  1. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG 1) Đặt vấn đề 2) Thực hiện bằng Excel 3) Ứng dụng trong công nghệ Hoá – Thực phẩm 4) Bài tập
  2. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG 1. Đặt vấn đề Khảo sát động học một phản ứng đơn giản dạng: A  B dC A kC n d  A 1,5 CH CHO  CH + CO R kC 3 4 C2 H 4O CH 3CHO 2,25 1,5 N + 3H 2NH R kC C C 2 2  3 N 2 H 2 NH 3
  3. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG 1. Đặt vấn đề Khảo sát động học một phản ứng đơn giản dạng: A  B dC Phương trình động học: A kC n d  A Bài toán động học cần giải quyết là: 1. Bài toán thuận: xác định hằng số tốc độ và bậc phản ứng 2. Bài toán ngược: Xác định sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian phản ứng để xác định: a) Nồng độ sau khi tiến hành phản ứng với thời gian ; b) Thời gian cần tiến hành để giảm nồng độ từ CA0 xuống CA;
  4. BÀI TOÁN COSI BàitốnCơsilàgì? Giảiphương trình vi phân thường điềukiệnbổ xung đượcchoở khơng quá một điểm BàitốnCơsigồmnhiềudạng: -Vớimộtphương trình vi phân thường; -Vớiphương tình vi phân bậc cao; -Vớihệ phương trình vi phân thường;
  5. 1. Đặt vấn đề: •Cho phương trình vi phân thường bậc 1: y ' f x, y (1) •Khoảng biến thiên của biếnx x0 , xn  với bước h, điều kiện đầu: • y x0 y0 (2) •Cần tìm nghiệm dạng bảng tính giá trị gần đúng: • y1, y2, , yn tại x1, x2, , xn. Các điểm xi = x0 + i.h gọi là nút lưới h là bước lưới 0 < h < 1 .
  6. 3. Phương pháp Runge-Kutta: •Cho phương trình vi phân thường bậc 1: y ' f x, y (1) •Khoảng biến thiên của biếnx x0 , xn  với bước h, điều kiện đầu: • y x0 y0 (2) •Cần tìm nghiệm dạng bảng tính giá trị gần đúng: • y1, y2, , yn tại x1, x2, , xn. Các điểm xi = x0 + i.h gọi là nút lưới h là bước lưới 0 < h < 1 .
  7. 3. Phương pháp Runge-Kutta: •Lập bảng gồm: Cột A: x • Cột B: y tính theo (3) • Cột C: K1 tính theo (5) • Cột D: K2 tính theo (6) • Cột E: K3 tính theo (7) • Cột F: K4 tính theo (8) • Cột G: tính tổng theo (4)
  8. 3. Phương pháp Runge-Kutta: •Ví dụ: Xây dựng sự phụ thuộc nồng độc các chất theo thời gian: • A  B n •Mô tả bởi: R = kC A 3 3 •Với k = 1,85.10 1/s; n = 0,43; CA0 = 1,5 kmol/m .
  9. 3. Phương pháp Runge-Kutta: n •Mô tả bởi: R = kC A 3 3 •Với k = 1,85.10 1/s; n = 0,43; CA0 = 1,5 kmol/m .
  10. Xác định hằng số tốc độ nếu biết: C, ; k t, s 1,85 1,95 1,65 1,55 1,45 1,35 1,25 0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 40 1,4130205 1,4083827 1,4223159 1,4269734 1,4316374 1,436308 1,4409852 80 1,3282845 1,3192591 1,3464147 1,3555195 1,3646506 1,373808 1,3829918 120 1,2458115 1,2326521 1,2723103 1,2856496 1,2990486 1,3125073 1,3260257 160 1,1656219 1,1485859 1,200017 1,2173755 1,2348412 1,2524137 1,2700929 200 1,0877371 1,0670857 1,1295495 1,1507095 1,1720382 1,1935351 1,2151998 240 1,0121796 0,9881781 1,0609235 1,0856643 1,11065 1,1358798 1,1613528 280 0,9389728 0,911891 0,9941552 1,0222532 1,0506873 1,0794561 1,1085586 320 0,8681416 0,8382543 0,9292616 0,96049 0,9921611 1,0242731 1,0568239 360 0,7997124 0,7672992 0,8662605 0,900389 0,9350831 0,9703397 1,006156 400 0,7337128 0,6990593 0,8051706 0,8419656 0,8794653 0,9176656 0,9565621 440 0,6701724 0,6335702 0,7460115 0,7852353 0,8253203 0,8662605 0,9080501 480 0,6091225 0,57087 0,6888041 0,730215 0,7726613 0,8161348 0,8606276 520 0,5505968 0,5109999 0,6335702 0,6769221 0,7215021 0,7672992 0,814303 560 0,4946311 0,454004 0,5803331 0,625375 0,6718571 0,7197649 0,7690848 600 0,4412642 0,3999304 0,5291174 0,5755932 0,6237415 0,6735436 0,7249819 640 0,3905381 0,3488315 0,4799496 0,5275973 0,5771713 0,6286476 0,6820035 680 0,3424983 0,3007648 0,4328578 0,4814092 0,5321634 0,5850896 0,6401593 720 0,2971947 0,2557941 0,3878722 0,4370523 0,4887357 0,5428834 0,5994594 760 0,2546823 0,2139904 0,3450256 0,3945516 0,4469071 0,502043 0,5599145 800 0,2150221 0,1754342 0,3043531 0,3539338 0,4066977 0,4625836 0,5215354 840 0,1782827 0,1402171 0,2658935 0,3152278 0,3681292 0,424521 0,4843341 880 0,1445419 0,1084461 0,229689 0,278465 0,3312246 0,3878722 0,4483226 920 0,1138894 0,0802479 0,1957864 0,2436793 0,2960087 0,3526552 0,4135139 960 0,0864304 0,0557776 0,1642377 0,2109081 0,2625083 0,3188891 0,3799218 1000 0,0622914 0,0352319 0,1351019 0,1801926 0,2307525 0,2865947 0,3475608 1040 0,0416295 0,018877 0,1084459 0,1515787 0,2007731 0,255794 0,3164462 1080 0,0246495 0,0071154 0,0843474 0,125118 0,1726052 0,226511 0,2865947 1120 0,0116398 #NUM! 0,0628986 0,1008693 0,1462875 0,1987719 0,2580237 1160 0,0030891 #NUM! 0,0442112 0,0789004 0,1218635 0,1726052 0,2307525 1200 #NUM! #NUM! 0,0284265 0,0592917 0,0993823 0,1480422 0,2048013 1240 #NUM! #NUM! 0,0157328 0,0421399 0,0789004 0,1251179 0,1801925 1280 #NUM! #NUM! 0,0064088 0,0275666 0,0604837 0,1038715 0,1569504 1320 #NUM! #NUM! 0,0010589 0,0157321 0,0442109 0,0843472 0,1351018 1360 #NUM! #NUM! #NUM! 0,0068684 0,0301789 0,0665963 0,1146761 1400 #NUM! #NUM! #NUM! 0,0014096 0,0185124 0,0506786 0,0957065 1440 #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! 0,0093827 0,036666 0,0782304 1480 #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! 0,0030616 0,0246475 0,0622908 1520 #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! 0,0147387 0,0479375 1560 #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! 0,0071015 0,0352302 1600 #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! 0,0020043 0,0242419
  11. Xác định bậc phản ứng khi biết: C, ; 1.6 1.4 1.2 1 n=0,2 n=0,35 0.8 n=0,5 0=0,75 0.6 n=1,0 0.4 0.2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
  12. Xác định bậc phản ứng khi biết: C, ; -Hằng số tốc độ nếu biết: C, ; -Thời gian nếu biết: C; -Nồng độ nếu biết ;
  13. 3. Phương pháp Runge-Kutta: Xét phản ứng Dehydro hóa n – butan: CH3 –CH2 –CH2 –CH3  CH3 –CH= CH–CH3 + H2 – 126 kJ CH3 CH = CH – CH3  CH2 = CH – CH = CH2 + H2 – 116 kJ lg KP = 7,574 – 30500/4,575T Phương trình động học: dC C C C Buta k Buta 1 Buty H 2 1 0,5 d CButy CButa K P dC Buty k C 0,2 d 2 Buty
  14. 3. Phương pháp Runge-Kutta: Xét phản ứng: SO2 + O2  SO3 Phương trình động học: dC SO3 k C 2 C d 1 SO2 O2 1,5 dC C SO3 K SO2 C d C C O2 SO3
  15. Giải phương trình vi phân thường Bài tốn biên: bài tốn cĩ phương trình vi phân thường cấp khơng nhỏ hơn2 vàđiềukiệnbổ xung đượcchoở nhiềuhơnmột điểm, nó có dạng: y '' p x y ' q x y f x Điềukiện bổ xung đượcchotại các giá trị giớihạncủahàmứng với giá trị giớihạncủabiến tương ứng gọilàđiềukiệnbiên, điềukiện biên được chia thành: • Điềukiệnbiênloại1: điềukiệnbiênđượcchotại các giá trị giới hạncủabiến, trong khoảng x [a, b] thì cĩ: y a A y b B •Điềukiệnbiênloại2: điềukiệnbiênđượctìmtừ nghiệmcủamộthệ phương trình dạng: y ' a . y a A với điềukiện: ≥ 0;  ≥ 0 (*) ; ' và =  = 0 y b .y b B • Điềukiệnbiênloại3: điều kiện biến đượcchodạng (*) với: +  > 0