Конференции ИВТ СО РАН

Тезисы докладов

В настоящей работе рассматривается два типа цилиндрических реакторов конечной длины: эпитаксиальный реактор и реактор с неподвижным слоем катализатора. В первом случае изучается процесс химического осаждения вещества из газовой фазы, который описывается двумерными уравнениями переноса вещества, импульса, энергии и компонента смеси. Предполагается, что смесь несжимаема, течение ламинарное, динамическая вязкость, удельная теплоемкость, коэффициенты диффузии, теплопроводности постоянны. Учитываются лимитирующие стадии экзотермических химических реакций в газовой фазе и на поверхности осаждения. Во втором случае рассматривается горение газовой смеси в неподвижном слое катализатора. Процесс описывается двумерными уравнениями сохранения энергии и реагента с различными коэффициентами переноса в аксиальном и радиальном направлениях. Граничные условия отражают тепло - и массообмен системы с окружающей средой.

Построена динамическая система второго порядка - обобщенная нуль-мерная математическая модель рассмотренных проточных реакторов. Найдена связь эффективных коэффициентов этой модели с параметрами исходных задач. На основе нуль-мерной модели аналитически и численно изучается устойчивость стационарных режимов процессов к мгновенным и периодическим воздействиям. Возможные стационарные режимы и их устойчивость исследуются с помощью бифуркационных диаграмм и первым методом Ляпунова. Для фиксированных эффективных коэффициентов, характеризующих тепло - и массообмен, химические превращения, на плоскости определяющих параметров выделены области, отличающиеся типом, числом и устойчивостью стационарных состояний. Существует цикл без контакта, охватывающий все положения равновесия. В связи с этим число стационарных состояний реакторов нечетное, и в области параметров с нестабильными стационарными состояниями фазовые портреты содержат устойчивые предельные циклы.

Результаты нуль - мерного анализа согласуются с численными решениями исходных двумерных задач. В связи с этим анализ влияния параметрических воздействий выполнен на нуль-мерной модели. Исследованы процессы в случае, когда скорость подачи реагентов изменяется по гармоническому закону. Использовался метод медленно меняющихся амплитуд c последующим анализом стационарных состояний на устойчивость. Рассмотрены колебательные системы различной добротности. Получено согласие аналитических и численных решений. Показано, что характер резонансных кривых определяется внутренним свойством системы – ее добротностью. Параметрические воздействия вызывают резонансы на собственной частоте и частоте меньшей собственной. Эта частота возрастает с увеличением добротности колебательной системы до частоты, равной половине собственной. Амплитуда вынужденных колебаний также возрастает. Показано, что при воздействиях с частотой, равной четверти и трем четвертям от собственной, реализуются двухчастотные колебания. При резонансе на частоте, равной половине собственной, усиливаются колебания на собственной частоте.

Результаты работы могут использоваться при проектировании, выборе оптимальных режимов и повышении безопасности работы химических реакторов.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск