连串反应动力学的模型研究.pdf

第4卷，第1期镇江船舶学院学报V01．4。No．1
1990年7ournal0fZheniiangShilobu1IdiugInStitute1990

连串反应动力学的模型研究

林生岭徐绍芬

(基础课系)

摘曩

。’

本文介绍用Basic程序对八类连串反应进行动力学模拟的情况，通过典型分析结果
表明，这十程序可适用于教学和科研。

关键饲·岳辟2警导謦!震。，，．，：

0前90．6曾：‰u_一⋯、?_

近年来，随着计算机在各学科的应用，角计算机模拟连串反虚的研究日趋成熟。我
0．ki
t丁'富对A+BmR，R+B士这一连串反应进行动力学模拟，在模拟计算机上计
h
{⋯．
算得到最佳进料比c。)。模拟结果与羹蒜土谴生产操作条件吻合很好。目前，对个别连
赢甄应砑寝掇案4-)l嗽育一仑连康反痖旃力的计算机撼{l=I程席一包，使之
适用敷婚赢g辆#串蜃摩。f笔毒霜建程序包，_，可封几寸渖常见韵罐串l反鹿c‘'’
进行萍曹枞。幂擐机对堰来输数．乌动托耳!出狂何时刻备质妫章蕊最佳
的反应条件。根据需要，还可打印浓度随时问变化的曲线。．

连串反应动力学的欺枣横搬

1．1连审反应曲簟拳■壁’

连串反应种类很多，我们仅对A+cBB+cD两基元反应的连串反应。
3．A0丘‘
根据化学动力学，写出动力学微分方程式。

]_=-kl[A2[C2+ka[B]

]_[A][c]_k]’k
：[B][c]+k]

啦藕日期t1989．3．8

第l期林生岭等：连串反应动力学的模型研究81

E一：一kl[A][c3+k。[B]一k[B][c]+k。[D
dt

一=k2CBJCC3一k．[D]

象此类似的连串反应，可写为通式：
其A=(t，A，B，C，D)
B=g(t，A，B，C，D)
C=k(t，A，B，C，D)
D=L(t，A，B，C，D)
根据初值条件·
A(0)=AD，B(O)=Bo、C(O)=C。，D(0)=D。
这可根据回阶龙格一库塔法计算，求近似解且满足误差要求c。)。
则；Al+1=AI+h／6x(QI+2Q2+2Q。+Q．)
Bl+J=4-h／6x(RJ+2R2+2R8+R．)

一C‘+J=ct+h／6x(SI+船2+2S3+S．)
Dt1=DI4-h／6x(Pl+2P2+2Ps+P‘)
其中：QI：f(tt+h／2，At，B“C，D)
【塞些)
Q=f(t‘+h／2，A。+H×+H×粤，二=
^赶撂程序嚣
c。+H×孚，D—H×旦_)
Q＆=f(t。+h／2，A。+H×一，B#+Hx粤，
c。+H×卑，Dl+Hx导)
Q．=f(tI+h／2，AI+HxQs，B+H×R3，
Cl+×S。，Df+HxPB)
R、S、P有类似的表达式(h为步长)。
有了上述求解的近似表达式，我们便可进行编写程序
(本程序用Basic语言)，在计算机上计算。不同的连串反甲一幽由射固
应，动力学微分方程不同，Q、R、S、P表达式则不同，
但基本形式一样。

1．2隹审反应动力学的戤宇仿真程序包

1．2．1程序包简介

本文对常见的八类连串反应首先进行分娄，然后编写程
序，建立程序包，可对几十种连串反应进葺亍仿真，通过人机
对话，打印结果，寻找最佳条件。

1．2．2仿真程序结构分析留l仿真程序包结构图

82镇江船舶学院学报1990年

如图1所示，仿真程序包由下面几个部份组成，读人数据段包播注释语句，数组定
维，读八所需的初始浓度及反应速度常数，且打印出输八初值。
对不同类型的连串反应绐出不同的re(i)值(见表1)，通过输八不同的re(i)值，计

裹1连串反应程序说明表

re(i)ll
I_三喜下r

]]下百r
kl
4A+cBB+c
k0警。elA+噜BB+k2+GD+喹F
x，Y?1，1

算机进行计算，打印出计算结果。如果需要绘图，便可通过绘图程序完成．
当仿真时问太陡或太短，或者输^初值需修改时，通过人机对话，可自动执行返
坷。若计算结果满意，便会结束。

1．8翟l序应用拳侧

．为了比较计算机近计算准确性，对B等c连串反应进行模似．据文献记
载()，步长职值为h≤2．788／max(k-，k：)，下面为计算机运行情况．
t"1=?0，30H=?O．3
kl，kl，ks，k‘，kE．k6=?O．1O．40O，O．0
A(O)，B(0)，C(O)，D(O)．F(O)，G(O)：?1，0，0，O，0，O
m(i)=?l
计算机便自动打印O一3O各A，B、c的浓度值，芳打印出
ToEmaxum：4．5最大[B]的时间
Bofmaximum：0．1574晟大[B]的浓度
此给果与文献()表达式计算结果基本相符(精确假为T：4。6⋯B：O．167)．
准确度达到要求。．
Doyouwantcu