МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное агентство по образованию ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра нефтехимии и химической технологии
Лабораторная работа № 2 подбор константы скорости химичесеой реакции (решение математических уравнений в форме дифференциальных уравнений) Вариант 24
Выполнил ст. гр. ТС-О3-01 И.В. Хлебникова Принял, проф. Н.А. Самойлов
Уфа – 2007

1. Цели и задачи лабораторной работы

• Закрепить методику формирования математической модели кинетики химической реакции в форме дифференциальных уравнений

• Рассмотреть принципы компьютерного подбора численных значений константы скорости реакции по исходным экспериментальным данным кинетического исследования

• Уяснить особенности алгоритма численного решения математической модели в форме дифференциальных уравнений методом Эйлера.

2. Исходные Данные

В ходе провндения химической реакции получены следующие кинетические кривые для компонентов А, В, С. В ходе моделирования процесса предложить и обосновать ктнетику реакции и рассчитать константы скоростей частных реакций. Концентрации С_А0=400 г/л, С_В0=200 г/л.

3. Анализ исходных данных и ход работы

1. Экспериментальные кинетические кривые

Кинетический кривые, полученные в ходе эксперимента, показаны на рисунке 1. Из условия постоянства массы можно заключить, что на диаграмме не изображен четвертый компонент. Построим его график. Диаграмма примет вид, показанный на рисунке 2.

2. Дополненная диаграмма

По имеющемуся набору кривых определим вид реакции. Количество исходных веществ и продуктов реакции одинаково, материальный баланс сходиться.

Из анализа графических данных делаем вывод, что в системе протекают обратимые реакции превращения вещества А в вещество D (константы скорости реакции k₁ и k₂) и вещества В в вещество С (константы скорости реакции k₃ и k₄). Составим систему дифференциальных уравнений, описывающую эти равновесные превращения.

Решая данную систему методом Эйлера, находим путем подбора значения констант k₁, k₂, k₃, k₄. После этого получаем зависимости

C_A = F(),

C_B = F(),

C_C = F(),

C_D = F().

Аналитические зависимости должны хорошо аппроксимировать опытные данные.