Теоретическая часть.
Схема реакции:
(1) А1 → А2
(2) А2 →А3
(3) 2А1 → А4
Параметры уравнения Аррениуса:
-
Энергия активации
Предэкспоненциальный множитель
78500
4,85*1010
106200
1,45*1014
122000
5,3*1016
Исходная область исследования:
По температуре: 323-373 К
По времени: 10-50 с
Концентрация реагента на входе в реактор 1,2 моль/л.
Математическое описание состоит из матрицы стехиометрических коэффициентов реакции, кинетических уравнений и уравнений материального баланса. Матрица стехиометрических коэффициентов записывается в следующем виде:
Экспериментальная часть
Для изучения влияния времени пребывания и температуры расчёты проводятся при пяти значениях одного параметра. Это значит, что для значения одного параметра (например, температуры) расчёт производится для пяти значений другого параметра (времени пребывания), которые выбираются следующим образом: имея начальную и конечную точки интервала определяют среднее между ними, что даёт два интервала. Проделав аналогичную операцию с этими двумя интервалами получают пять точек.
Таким же образом выбираются рабочие точки для второго параметра. В результате получаем 25 точек, соответствующих плану полного факторного эксперимента. Исходные данные и результаты расчёта должны быть представлены в таблице.
N |
Т, К |
t, с |
С1 |
С2 |
С3 |
С4 |
Р |
R |
S |
k1 |
k2 |
k3 |
1 |
323 |
10 |
1,07E+00 |
1,04E-01 |
1,01E-03 |
1,06E-02 |
0,105 |
0,087 |
0,824 |
9,78E-03 |
9,69E-04 |
9,86E-04 |
2 |
20 |
9,72E-01 |
1,87E-01 |
3,62E-03 |
1,92E-02 |
0,19 |
0,155 |
0,816 |
||||
3 |
30 |
8,87E-01 |
2,53E-01 |
7,36E-03 |
2,63E-02 |
0,261 |
0,211 |
0,809 |
||||
4 |
40 |
8,16E-01 |
3,08E-01 |
1,19E-02 |
3,22E-02 |
0,32 |
0,256 |
0,801 |
||||
5 |
50 |
7,56E-01 |
3,53E-01 |
1,71E-02 |
3,73E-02 |
0,37 |
0,294 |
0,794 |
||||
6 |
335,5 |
10 |
8,58E-01 |
2,39E-01 |
1,01E-02 |
4,60E-02 |
0,285 |
0,2 |
0,701 |
2,91E-02 |
4,23E-03 |
5,36E-03 |
7 |
20 |
6,68E-01 |
3,58E-01 |
3,03E-02 |
7,16E-02 |
0,443 |
0,299 |
0,674 |
||||
8 |
30 |
5,47E-01 |
4,23E-01 |
5,37E-02 |
8,80E-02 |
0,544 |
0,353 |
0,648 |
||||
9 |
40 |
4,63E-01 |
4,61E-01 |
7,79E-02 |
9,93E-02 |
0,614 |
0,384 |
0,625 |
||||
10 |
50 |
4,01E-01 |
4,82E-01 |
1,02E-01 |
1,08E-01 |
0,666 |
0,401 |
0,603 |
||||
11 |
348 |
10 |
4,27E-01 |
3,30E-02 |
1,50E-02 |
2,55E-01 |
0,568 |
0,296 |
0,521 |
7,99E-02 |
1,66E-02 |
2,58E-02 |
12 |
20 |
3,31E-01 |
3,97E-01 |
1,32E-01 |
1,71E-01 |
0,724 |
0,33 |
0,456 |
||||
13 |
30 |
2,43E-01 |
3,88E-01 |
1,93E-01 |
1,88E-01 |
7,98E-01 |
0,324 |
0,406 |
||||
14 |
40 |
1,92E-01 |
3,68E-01 |
2,45E-01 |
1,98E-01 |
0,84 |
0,307 |
0,365 |
||||
15 |
50 |
1,58E-01 |
3,46E-01 |
2,87E-01 |
2,04E-01 |
0,868 |
0,288 |
0,332 |
||||
16 |
360,5 |
10 |
2,28E-01 |
2,93E-01 |
1,73E-01 |
2,53E-01 |
0,81 |
0,244 |
0,301 |
2,05E-01 |
5,93E-02 |
1,11E-01 |
17 |
20 |
1,26E-01 |
2,36E-01 |
2,79E-01 |
2,80E-01 |
0,895 |
0,196 |
0,219 |
||||
18 |
30 |
8,69E-02 |
1,92E-01 |
3,41E-01 |
2,90E-01 |
0,928 |
0,16 |
0,172 |
||||
19 |
40 |
6,63E-02 |
1,61E-01 |
3,82E-01 |
2,95E-01 |
0,945 |
0,134 |
0,142 |
||||
20 |
50 |
5,37E-02 |
1,39E-01 |
4,11E-01 |
2,99E-01 |
0,955 |
0,115 |
0,121 |
||||
21 |
373 |
10 |
8,20E-02 |
1,37E-01 |
2,67E-01 |
3,57E-01 |
0,932 |
0,114 |
0,123 |
4,92E-01 |
1,94E-01 |
4,35E-01 |
22 |
20 |
4,25E-02 |
8,55E-02 |
3,33E-01 |
3,70E-01 |
0,965 |
0,071 |
0,074 |
||||
23 |
30 |
2,86E-02 |
6,19E-02 |
3,61E-01 |
3,74E-01 |
0,976 |
0,052 |
0,053 |
||||
24 |
40 |
2,16E-02 |
4,85E-02 |
3,77E-01 |
3,76E-01 |
0,982 |
0,04 |
0,041 |
||||
25 |
50 |
1,74E-02 |
3,99E-02 |
3,87E-01 |
3,78E-01 |
0,986 |
0,033 |
0,034 |