ВВЕДЕНИЕ 4
1 Теоретическая часть 6
1.1 Классификация реакторов 6
1.2 Скорость реакции 6
1.3 Молекулярности реакции и обратимость стадий 8
1.4 Критические эффекты 9
1.5 Математические модели 10
2 Параметрический анализ осциллирующих моделей 11
2.1 Схема параметрического анализа 11
2.2 Бифуркационные кривые 13
2.3 Простейшие каталитические осцилляторы 15
2.4 Автокаталитический осциллятор 19
3 Программная реализация 22
3.1 Основные понятия ООП 22
3.2 Интегрированная среда программирования Delphi 24
3.3 Программный комплекс для анализа критический явлений в
химических реакторах 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 43
На сегодняшний день сложно представить современную химическую промышленность без повсеместного применения математического моделирования. Пожалуй, наиболее активно такое моделирование применяется в исследованиях химической кинетики.
В настоящее время широко изучены модели, отражающие поведение реакции с диффузией в одномерном или, в меньшей степени, двумерном пространстве. Анализ поведения химических реакций с диффузией в объёме полностью отсутствует.
Применение параметрического анализа позволяет алгоритмизировать большую часть исследования модели, избавив тем самым исследователя от кропотливого труда и сосредоточив его внимание на самой модели, а не на аналитических выкладках и численных решениях.
Объект исследований - концентрация промежуточных веществ в объёме твердотельных катализаторов.
Предметом исследований являются особенности протекания каталитических процессов, описываемых математическими моделями «реакция + диффузия», в объёме катализатора.
Основная цель настоящей работы - разработка программно-математического комплекса для анализа критических явлений в химических реакторах. Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи.
а) Построить алгоритмы численного решения задач параметрического анализа.
б) Реализовать программное обеспечение для проведения всех этапов параметрического анализа.
Основная идея заключается в применении численных и программных методов для проведения параметрического анализа моделей вида «реакция + диффузия». Последовательное применение необходимого комплекса численных методов и программных алгоритмов позволяет провести построение параметрических зависимостей, которые невозможно получить с помощью аналитических выкладок.
В данной работе сформировали следующие цели: разработали технологию параметрического анализа кинетических моделей каталитических систем, допускающих множественность ст.с. и автоколебаний в кинетической области. Эта цель определила основные задачи работы:
а) Проведение параметрического анализа базовых, простейших моделей.
б) Проанализировать влияние диффузионной стадии.
в) Построить и проанализировать математические модели проточного каталитического реактора, основанных на базе различных механизмов.
Созданный программно-математический комплекс должен позволить значительно лучше изучить модели вида «реакция + диффузия», а его гибкая архитектура и открытость протокола взаимодействия элементов системы расширить область применения данного продукта на другие сферы математического моделирования.
Данная работа позволяет обратить внимание исследователей в области химической кинетики на возможность применения численных алгоритмов не только для конечного решения построенной модели, но и для исследования самих динамических систем, избавляя тем самым от кропотливого труда выведения аналитических формул.
