Расчет реактора смешения для сложной реакции с линейной

Кинетикой

Задание: Для химической реакции, протекающей в изотермическом реакторе смешения, составить программу расчета концентраций реагентов на выходе реактора и исследовать зависимость последних от времени пребывания. Найти время пребывания при котором концентрация компонента «В» имеет максимальное значение. Вид реакции, константы скоростей отдельных стадий, метод решения системы линейных уравнений и концентрации исходных реагентов формируются в зависимости от номера варианта.

В работе используются один из четырех методов решения систем линейных алгебраических уравнений: 1 - Гаусса; 2 - Жордана-Гаусса (обращения матрицы); 3 - простых итераций. Каждому варианту достается метод, соответствующий остатку от деления номера варианта студента на 4. Если остаток равен нулю, то берется метод Гаусса-Зейделя. В виде дополнительного – добровольного задания рекомендуется использовать в качестве второго метода - метод Крамера в общем виде для матрицы размерностью n х n, и затем сравнить полученные результаты.

Вид реакции задается следующим образом по двум схемам 1-я схема до 31 варианта включительно и 2-я схема для вариантов больше 31:

_{1   2   3  4}                        1-я схема

A®B®C®D®E Для вариантов с 1 по 10, 10-я стадия G®H,

¯⁵ ¯⁶ ¯⁷ ¯⁸        для вариантов с 11 по 20, 10-я стадия H®I,

F®G®H®I   11-я стадия - обратимая находится по номеру

        ^{9  10 10 (11)}   стадии соответствующей варианту (для N_var с 1-по 10) или N_var -10 для вариантов с 11 по 20. Для вариантов с 21 по 31 стадии G®H и H®I присутствуют одновременно и равны соответственно 10 и 11. 12-я стадия - обратимая и находится по номеру стадии соответствующему N_var-20.

_{1   2   3  4}                     2-я схема

A®B®C®D®E Для вариантов с 32 по 42, 10-я стадия G®H,

¯⁵ ¯⁶ ¯⁷ ¯⁸  для вариантов с 43 по 53, 10-я стадия H®I,

F®G®H®I 11-я стадия - обратимая находится по номеру

                 ^{9  10 10 (11)}  стадии соответствующей варианту N_var-31 для вариантов с 32 по 42 или N_var-42 для вариантов с 43 по 53. Для вариантов с 54 по 64 стадии G®H и H®I присутствуют одновременно и равны соответственно 10 и 11. 12-я стадия - обратимая и находится по номеру стадии соответствующему N_var-53. 

Начальные концентрации компонентов равны соответственно:

x_A = 1; x_B = x_C = x_D = x_E = x_F = x_G = x_H = x_I = 0.

Считаем, что константы скорости каждой реакции равны номеру стадии реакции плюс 2 десятых от выражения полученного путем вычитания из номера группы (без буквы) двадцати и от температуры не зависят. Их размерность: мин^-1.

Требования по выполнению работы:

Отобразить графически зависимости концентраций всех компонентов на выходе из реактора различным цветом, оси должны быть размечены и обозначены и подписаны. Показано соответствие между цветом и компонентом. Компоненты должны быть указаны заглавными буквами. Над графиком должен быть заголовок, написанный по-русски. Титульный экран должен содержать информацию о разработчике программы, на следующем экране должно быть задание и приведенная к нормальному виду система уравнений материального баланса изотермического реактора.

Необходимо вычислить время пребывания, соответствующее максимальной концентрации компонента B и вывести их на экран в графическом или алфавитно-цифровом режиме.

При выполнении работы под Delphi в среде Windows-95/98/xp интерфейс может отличаться от данного в сторону улучшения с использованием возможностей Delphi.

Замечания по выполнению работы.

1. Выбрать ключевые компоненты для заданного варианта задачи таким образом, чтобы уравнения материального баланса были независимыми.

2. Составить уравнения материального баланса по ключевым компонентам.

3. Зависимость концентраций реагентов на выходе реактора как функции времени пребывания находится путем расчета концентраций при различных t (время пребывания[минуты]) для интервала [0¸3.0] минут с некоторым, достаточно малым шагом (например, 1 сек).