Báo cáo Mô phỏng và tối ưu hóa: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ chuyển hóa (Phản ứng không thuận nghịch bậc 1)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
BÁO CÁO MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA
ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN ĐỘ CHUYỂN HÓA
(Phản ứng không thuận nghịch bậc 1)
GVHD: TS.HOÀNG NGỌC HÀ
Thành viên nhóm:
1. Nguyễn Thị Thanh Hương
2. Dương Thắng
3. Lâm Hoài Anh
4. Trần Dạ Hảo
5. Nguyễn Văn Thanh
6. Huỳnh Linh
7. Đoàn Thành Diệu
8. Khổng Đại Thành
9. Nguyễn Đặng Hải Trung
10.Đặng Duy Toàn
61101516
61103290
61100070
61101016
61103144
61101826
61100521
61103203
61103870
61103676
5/1/2022
2
Bài toán.
Phản ứng pha lỏng không thuận nghịch bậc một được thực hiện
trong bình khuấy trộn hoạt động ổn định. Khối lượng riêng là 1,2
g/cm3, nhiệt dung riêng là 0,9 cal/g.oC.
Lưu lượng nhập liệu là 200 cm3/s và thể tích bình là 10 lít. Hằng
sô vận tốc phản ứng là: k=1,8.105e-12000/RT -1
, s với T là nhiệt độ,
K. Nhiệt phản ứng là Hr=-46000 cal/mol, nhập liệu có nồng độ
ban đầu là CA0=5 mol/l và nhiệt độ là 20oC. Tìm nhiệt độ phản
ứng nhập liệu vào tối ưu để độ chuyển hóa phản ứng đạt cực đại,
và khi đó, nhiệt độ cân bằng và độ chuyển hóa cân bằng của hệ là
bao nhiêu? Chỉ ra khoảng nhiệt độ nhập liệu của hệ. Mô phỏng
quá trình bằng Matlab.
5/1/2022
3
Nội dung
1. Mô hình hóa
➢ Phương trình cân bằng vật chất
➢Phương trình cân bằng năng lượng
2. Matlab
➢Thuật toán, phương pháp giải
➢Ví dụ bài toán
5/1/2022
4
Mô hình hóa
Mô hình hóa
• -Bình có thể tích V
• -Khối lượng riệng và nhiệt dung riêng của hỗn hợp
phản ứng là không đổi trong quá trình phản ứng:
• -Chất lỏng được cấp vào bình với lưu lượng thể tích F0
• -Chất lỏng ra khỏi bình với lưu lượng thể tích F
• Giả sử F=F0=const
• -Nhiệt độ của dòng cung cấp là T0
• -Nhiệt độ dòng trong thiết bị là T
5/1/2022
6
1. Phương trình cân bằng vật chất:
5/1/2022
7
Xét phản ứng bậc 1: A→ B (tốc độ k, s-1)
• -Dòng lưu chất A vào thiết bị: F0CA0
• -Dòng lưu chất A ra khỏi thiết bị: FCA
• -Tốc độ mất đi của A trong phản ứng: -kVCA
• -Tốc độ thay đổi của A trong thiết bị: 풅(푽푪 )
푨
풅풕
5/1/2022
8
=> phương trình cân bằng vật chất cho cấu tử A:
(1)
• Xét ở trạng thái dừng:
• Tại đó thiết bị có độ chuyển hóa:
5/1/2022
9
Gọi 휏 là thời gian lưu
5/1/2022
10
2. Phương trình cân bằng năng lượng
Tổng quát:
• Với hệ đang xét:
• -Hệ không sinh công
• - Giả sử vận tốc các dòng vào và ra không lớn, thành
phần năng lượng động năng có thể bỏ qua:
• -Độ chênh lệch của các dòng vào và ra không lớn, năng
lượng thế năng là nhỏ.
• -Không cung cấp nhiệt cho hệ :
5/1/2022
11
5/1/2022
12
• Thể tích riêng:
• Entropy (H) được định nghĩa:
• Đối với chất lỏng thành phần có thể bỏ qua
so với U:
(2)
• -Giả sử rằng etanpy của chất lỏng có thể được
biểu diển như tích của nhiệt độ tuyệt đối T và
một nhiệt dung trung bình (là hằng số) Cp
5/1/2022
13
• -Giả sử thêm rằng các khối lượng riêng là hằng
số:
• -Q là nhiệt do phản ứng tỏa ra:
• (2)
(*)
• (do )
• Xét tại điểm dừng
• -Tại đó hệ có độ chuyển hóa XA
• -Ta có phương trình thiết kế của bình khuấy
hoạt động ổn định ta có:
•
5/1/2022
14
• -Từ (*) ta có:
• Với mt là lưu lượng khối lượng của dòng:
5/1/2022
15
• Như vậy.
• Và:
5/1/2022
16
MATLAB
5/1/2022
17
5/1/2022
18
5/1/2022
19
CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI
5/1/2022
20
20 trang
18400
Free
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo Mô phỏng và tối ưu hóa: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ chuyển hóa (Phản ứng không thuận nghịch bậc 1)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_mo_phong_va_toi_uu_hoa_anh_huong_cua_nhiet_do_den_do.pptx
