Hephuongtrinhvp Tin học ứng dụng trong công nghệ hóa học

PowerPoint Presentation KHAÛO SAÙT ÑOÄNG HOÏC NHIEÀU PHAÛN ÖÙNG 1 Ñaët vaán ñeà 2 Thöïc hieän giaûi baèng Excel 3 ÖÙng duïng trong coâng ngheä Hoùa – Thöïc phaåm 4 Baøi taäp KHAÛO SAÙT ÑOÄNG HOÏC NHIE[.]

KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC NHIỀU PHẢN ỨNG Đặt vấn đề Thực giải Excel Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm Bài tập KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC NHIỀU PHẢN ỨNG Đặt vấn đề: Khảo sát động học phản ứng dạng: A ⇌ R ⇌ S  dC A  d   k1C A  k2CR  dC  R Hệ phương trình động học:   k3CR  k1C A  k4CS  k3CR  d  dCS  d   k4CS  k3CR  Bài toán động học cần giải là: Bài toán thuận: Xác định số tốc độ bậc phản ứng Bài toán ngược: Xác định phụ thuộc nồng độ vào thời gian KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC NHIỀU PHẢN ỨNG Đặt vấn đề: Khảo sát động học phản ứng dạng: A ⇌R ⇌ S Bài toán thuận: Xác định số tốc độ bậc phản ứng Bài toán ngược: Xác định phụ thuộc nồng độ vào thời gian từ xác định được: a) Nồng độ sau tiến hành phản ứng với thời gian ; b) Thời gian  cần tiến hành để giảm nồng độ từ CA0 xuống CA; Bài toán động học nói chung động học phản ứng nói riêng thực chất đưa đến giải phương trình hệ phương trình vi phân thường dạng toán Cosi Đặt vấn đề: Giải hệ phương trình vi phân thường dạng toán Cosi a) Bài toán Cosi: Để nhận nghiệm đơn trị phương trình vi phân thường bậc cao • hệ phương trình vi phân thường Cần cho điều kiện bổ xung: Số điều kiện số phương trình Nếu điều kiện bổ sung cho x = x0 gọi toán Cosi Đặt vấn đề: a) Bài toán Cosi: Xét toán Cosi hệ hai phương trình dạng:  y  x0   y0 •Điều kiện đầu:   z  x0   z0  dy  dx  f1  x, y, z    dz  f  x, y, z   dx (1) (2) Nghiệm gần (xấp xỉ) hệ phương pháp Runge-Kuta: K1  K  K  K   yi 1  yi  h1 1    z  z  h   L1  L2  L3  L4 i 2  i 1 (3) Đặt vấn đề: Trong đó: K1 = f1(xi, yi, zi) L1 = f2(xi, yi, zi) h h h  h h h  K2  f1 xi  , yi  K1 , zi  L1  L2  f2  xi  , yi  K1 , zi  L1  2 2 2 2   h h h  K3  f1 xi  , yi  K2 , zi  L2  L3  2 2  h h h  f2  xi  , yi  K2 , zi  L2  2 2  K4  f1xi  h, yi  K3h, zi  L3h L4  f2 xi  h, yi  K3h, zi  L3h Với: i  0, ( n  1) Đặt vấn đề: b) Khi giải toán Cosi phương trình vi phân bậc dạng: d2y dy    f  x, y,  dx  dx  (4) Với điều kiện đầu: y(x0) = y0 y’(x0) = z0 Dùng biến phụ: dy z x   dx (5) Thì toán trở thành giải hệ phương trình: y x0   y0 Với đầu kiện đầu:    z  x0   z0  dz  dx  f x, y, z    dy  z  dx (6) (7) Thực Excel: Ví dụ: Dùng phương pháp Runge-Kutta giải hệ phương trình: , y ,, y  y0 x khoaûng [1; 1,5]; với: y(1) = 0,77; y’(1) = 0,5;  = 0,0001 dy Bằng phép đổi biến: z  dx z ' Ta có phương trình: z    y y Với điều kiện đầu: y(1) = 0,77; z(1) = 0,5 Mở bảng tính Excel, cột A, B, C tính x, y, z; Các cột sau tính Ki, Li với i  1, Thực Excel: OÂ A3 B3 C3 D3 E3 F3 G3 H3 I3 J3 K3 L3 M3 B4 C4 Biểu thức Công thức (giá trị) 0,77 -0,5 K1 L1 K2 L2 K3 L3 K4 L4   =C3 =-C3/A3-B3 =-C3+E3*$G$1/2 =-F3/(A3+$G$1/2)-(B3+D3*$G$1/2) =C3+G3*$G$1/2 =-H3/(A3+$G$1/2)-(B3+F3*$G$1/2) =C3+I3*$G$1 =-J3/(A3+$G$1)-(B3+H3*$G$1) =D3+2*F3+2*I3+J3 =E3+2*G3+2*I3+K3 =B3+$G$1*L3/6 =C3+$G$1*M3/6 Thực Excel: Thực Excel: Thực baèng Excel: 0.9 0.8 h=0,05 0.7 0,1 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1.1 1.35 1.6 1.85 2.1 Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm a) Cho phản ứng dạng: A ⇌ R ⇌ S, Hằng số tốc độ bằng: k1 = 0,8.103; k2 = k3 = k4 = 0,3.103, xảy thiết bị đẩy lý tưởng Hãy xác định thời gian lưu trung bình hiệu suất sản phẩm R cực đại? Trong tường hợp: • • • Khi = 0; CR0 = CS0 = 0; CA0 = 100 ñvnñ; Khi  = 0; CR0 = 40; CS0 = 50; CA0 = 100 đvnđ; Hãy xây dựng đồ thị quan hệ CA, CR, CS thời gian ? Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm a) Khảo sát động học phản ứng: A ⇌ R ⇌ S, k1 = 0,8.103; k1 = k2 = k2 = 0,3.103 Heä phương trình động học:  dC A    k C k C A  R  d   dC R  k1C A  k  2C S  k 1C R  k 2C R   d  dC S  d  k C R  k  C S  Điều kiện đầu:  = 0; CR0 = CS0 = 0; CA0 = 100 đvnđ; Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm Khảo sát q trình thuỷ phân lactose xúc tác enzyme lactase có sơ đồ phản ứng mô tả: La + E ⇌ LaE  Ga + Gl + E GaE + La ⇌ E + Tr GaE + H2O ⇌ E + Ga • • • • • • • (1) (2) (3) La: Lactose Ga: Galactose Gl: Glucose Tr: Trisaccharide E: Enzyme (Enzyme β_galactosidase hay lactase (EC 3.2.1.23) Ứng dụng công nghệ Hóa – Thực phẩm Khảo sát q trình thuỷ phân lactose xúc tác enzyme lactase có sơ đồ phản ứng mơ tả: • • Hay: • La + E ⇌ LaE  Ga + Gl + E GaE + La ⇌ E + Tr GaE + H2O ⇌ E + Ga La  Ga + Gl La + Ga ⇌ Tr k1 k2 k2 (1) (2) (3) (a) (b)