利用化学反应的多定态特性筛选动力学模型

以CO在铂催化剂上发生的催化氧化反应为例,以L-H机理和E-R机理为基础,建立了该催化反应的5种动力学模型。利用化学反应网络理论,并依据该反应的多定态特性,对5种可能的动力学模型进行了筛选。筛选结果表明:根据L-H机理得到的模型对应的反应网络能够出现多定态现象,根据E-R机理得到的模型对应的反应网络则无法出现反应体系的多定态现象,因此,L-H机理更为接近CO在铂催化剂上催化氧化的真实反应机理,这与文献结论吻合,证明了利用反应的多定态特性筛选催化反应动力学模型的可行性。

MSMPR连续结晶器的多定态

对混合悬浮混合排料(MSMPR)连续结晶器的定态方程组进行了剖析,应用非线性方程组的延拓求解法,求得了定态方程组的分岔图,即MSMPR连续结晶器状态参数与操作参数的依赖关系.利用分岔理论对MSMPR连续结晶过程的定态数目及相应的参数范围进行了预测,导出了连续结晶过程存在多定态或唯一定态的判据。该判据仅与过程的动力学参数和操作参数有关,而与过程的状态参数无关。最后应用Routh-Hurwitz准则,确定了连续结晶过程各定态的稳定性。

多定态转变化学反应体系与环境传热-扩散耦合导致的环面型化学振荡

以Schlgl模型作为多定态转变化学反应体系的范例,研究了通过传热及扩散与环境耦合的多定态转变化学反应体系中诱发的新动力学行为,其中特别重要的是沿慢变量方向的环面型化学振荡的出现.建立了慢流型上的准定态的线形化稳定性分析法,揭示了由极限环振荡蜕变为环面型振荡的动力学机制,不同于小寄生参数存在引起的非连续极限环振荡.通过以慢流型上准定态稳定性分区为基础的定性分析,进一步揭示了该类体系中可能出现间歇性、反复持续式和骤发式3种亚类环面振荡.最后以第三亚类作为示例,以相应的计算机模拟证实理论分析的正确性.

精馏过程多定态现象及其分析

精馏传质过程存在多定态现象 ,而产生多定态的原因有多种 .文中针对流量之间非线性转换产生的多定态 ,进行研究和分析 .当操作处于多定态区域时 ,塔内各塔板的温度与组成等参数的分布 ,以及塔顶和塔底产品浓度等参数都存在多种可能的数值 .对于一个处于多定态区域操作的工业塔 ,当某些操作参数产生波动或受外界微扰时 ,塔内各塔板的温度与组成等参数可能由正常的分布向不正常的分布突跃迁移 ,使塔的正常操作遭到破坏 .对多定态的实验结果和产生原因进行分析 ,结果表明理论上在一定条件下存在多定态的可能性 。

化学反应体系的多定态特性

化学反应体系的多定态特性是化学反应体系存在的固有特性。近年来,对它的研究已成为化学反应工程研究的热门课题。本文对化学反应体系的多定态特性的研究进展,特别是对化学反应器、催化剂题粒的多定态特性及其理论研究模型和实验研究成果进行了评述,指出了今后研究工作的发展方向。

三元均相恒沸精馏多定态分析

研究三元均相恒沸精馏多定态现象,进行含有多个精馏区域的三角形相图的多定态分析.在全回流/具有无限多块塔板(∞/∞)的条件下,分析各个精馏区域存在多定态现象的可能性,得出存在多定态现象的两个条件和进料组成区域.在一个具有25块理论塔板数的填料塔精馏装置中,对丙酮-正庚烷-苯001类三元物系,进行连续精馏多定态实验研究,结果表现出一定程度的多定态现象.

等温CMSMPR结晶器定态及瞬态特性分析(Ⅰ)存在多定态及发生持续振荡的条件

运用分岔理论 ,对同时发生初级成核和二次成核的等温连续混合悬浮混合排料 (CMSMPR)结晶器的定态特性进行了分析 ,推导了系统存在多定态及发生持续振荡的参数条件 .以结晶过程的物性参数、动力学参数以及操作参数为基础 ,应用非线性方程组的延拓方法分别求解极限点条件方程组及Hopf分岔点条件方程组 。

n级不可逆反应体系多定态解结构的理论分析

本文利用奇异理论和突变理论,分析了单颗粒催化剂上n级不可逆放热反应体系多定态解的结构。对零级、一级不可逆反应,体最多存在3个定态解,并得到体系定态唯一的准确判据;对n级不可逆反应(n≠0,1),研究表明体系最多存在有4个定态,此时定态唯一的判据无简洁的解析表达式可供利用,本文利用区域搜索算法确定了体系在操作参数平面上定态唯一与多态区之间的分界线,可利用该分区图确定不同参数条件下体系多定态的解结构。

单颗粒催化剂多定态特性的理论分析

借助于奇异理论和突变理论,本文对单颗粒催化剂的多定态特性进行了分析。得到了反应为一级不可逆放热反应时系统定态模型方程解的结构以及可能具有的歧化图型式;对非一级反应系统,利用区域搜索算法得到了其系统定态模型方程突变集合在操作参数平面上的投影图,分析了反应动力学表达式及动力学参数的变化对体系多定态特性的影响。

化学反应的多定态特性利用思考

石油及其产品均为多组分构成的复杂混合物,导致许多化学反应都具有多定态特性,利用这种特性改进工艺流程和优化工艺操作,具有重大的潜力和经济效益。当前对化学反应多定态特性的研究还不足,有必要立足长远,发挥产学研联合优势,避免重大生产安全事故的发生。

非线性RLC电路的多定态和非平衡相变的研究

在简单的非线性RLC电路上,再现了多定态和非平衡相变。通过计算机的实时测量,获得了振荡过程的实验曲线。

正规溶液中外控组分的非理想性对多定态转变的影响

以正规溶液中的Schl¨ogl模型作为样本系 ,根据分支理论 ,全面研究了外控组分的非理想性对多定态分支的影响 .分析表明 ,定态解支将呈现一系列新的奇点 ;同时 ,外控组分的非理想性将导致孪生分支现象及孤立圈解支现象 。

采用分支理论对急冷过程中多定态现象的研究

通过一个简单模型模拟了合金Pd82Si18的急冷过程,分析实验上难以测定的热传输指数对凝固过程中相关参数的影响.结果显示,当冷模温度足够慢地从900K下降到300K时,对应2.0×105～5.0×105W/(m2K)范围内的热传输指数,多定态现象发生.当多定态发生,冷模温度达到一个临界值时,固液界面上会产生剧烈的温度下降.随着该温度的突然下降,在液固界面上很可能会发生玻璃转变.

Amagat气体化学反应体系中多定态转变的孤立圈及尖点分支的退变

用Ａｍａｇａｔ气体混合物中的Ｓｃｈｌｏｇｌ模型，分析了外控组分和中间组分的双重非理想性对多定态解的影响．在中间组分的非理想性的干预下，由外控组分的非理想性造成的孪生分支现象趋于消失，而孤立圈仍然存在．在该情况下孤立圈退化类型具有新的特征：孤立圈仍然可以退变为椭圆奇点和双曲奇点；但随着孪生分支现象的消失，孤立圈已不再一定收缩为尖点，在特定条件下可演变为正规点．

隔板塔(DWC)多定态解的净物质流分析

与传统精馏分离工艺相比,完全热耦合精馏技术(隔板塔)有更多的操作变量(即自由度),这些操作变量在实现优化设计的同时,也会引起多定态现象。采用单组分净物质流,针对隔板塔在三组分分离过程中存在多定态解的现象进行分析,通过等效热耦合四塔模型,研究其多解现象。在不同定态解的条件下,计算并分析隔板塔内部的净物质流。结果表明,多个定态解对应的塔内部组分净物质流之间存在差异。

固定化酵母粒子中生产乙醇的定态分岔行为研究

运用变分原理和打靶法将分布参数系统的非线性边值问题转化为集总参数系统的初值问题,基于延拓算法,研究了固定床中球形固定化酵母粒子表面乙醇和葡萄糖浓度随参数的变化关系,得出了单颗粒固定化酵母生产乙醇的多定态特性。结果表明:随系统尺度L的变化,方程出现分岔点;方程的解与液相主体浓度有关。在某些条件下酵母粒子表面浓度有三个定态;在多定态区域,随L的增加,方程一个解支的乙醇浓度迅速增加,从而可以在固定床中通过控制粒径而使反应器达到较高的产率。研究结果为固定床反应器的开工及控制提供了重要的理论依据。

等温CMSMPR结晶器定态及瞬态特性分析(Ⅱ)分岔行为及瞬态特性

应用非线性方程组的延拓解法 ,对同时发生初级成核和二次成核的等温连续混合悬浮混合排料(CMSMPR)结晶器的定态方程组进行了求解 ,考察了结晶过程的定态在不同参数区域之间的分岔行为 ,确定了各参数区域内结晶过程的定态数目 ,并应用Routh -Hurwitz准则对各定态的稳定性进行了分析 .采用四阶Runge -Kutta法求解CMSMPR结晶器的动态方程组 。

快速凝固过程中的多定态与非晶转变

注意到非晶转变实际上是在严重的非平衡凝固条件下发生的一种物理现象 ,运用非线性理论分析了快速凝固条件下的非晶转变的动力学过程 ,并建立了非晶转变的分支理论模型 .结果表明 :由于冷却条件严重的非平衡性及凝固速率与凝固温度之间的非线性耦合 ,在快速凝固条件下 ,凝固体系可产生多定态现象 ,而这种多定态现象可以被理解为非晶转变 .该模型能较好地解释发生非晶转变时的实验特点 ,并能预测金属及合金形成非晶的临界冷却速度及非晶转变点 .

确定隔板塔中多定态解的一种有效方法

隔板塔多定态解的确定对于其设计、优化和控制具有重要的意义。本文给出了一种有效方法,首先进行隔板塔(DWC)的稳态严格模拟,随后灵敏度分析内部汽液分配比对产物组成的影响。基于上述数据,可得到产物组成曲面图以及对应等值线图,横轴和纵轴分别为从主塔到副塔的内部液相和气相流股流率。在等值线图上,对应于特定产物组成的等值线就可以被标定,而且其交点也对应于该DWC塔的多定态解。采用一个典型BTX实例来验证,结果显示该方法可以有效可靠地找到多定态解,并且可作为严格模拟的初始值。

耦合振子系统的多稳态同步分析

本文讨论了一维闭合环上Kuramoto相振子在非对称耦合作用下同步区域出现的多定态现象.研究发现在振子数N≤3情形下系统不会出现多态现象,而N≥4多振子系统则呈现规律的多同步定态.我们进一步对耦合振子系统中出现的多定态规律及定态稳定性进行了理论分析,得到了定态渐近稳定解.数值模拟多体系统发现同步区特征和理论描述相一致.研究结果显示在绝热条件下随着耦合强度的减小,系统从不同分支的同步态出发最终会回到同一非同步态.这说明,耦合振子系统在非同步区由于运动的遍历性而只具有单一的非同步态,在发生同步时由于遍历性破缺会产生多个同步定态的共存现象.