Развитие и применение методов физико-химического моделирования природных и технологических процессов

Развитие и применение методов физико-химического моделирования природных и технологических процессов

Автор: Тупицын, Алексей Альбертович

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2011

Место защиты: Иркутск

Количество страниц: 354 с. ил.

Артикул: 4804249

Автор: Тупицын, Алексей Альбертович

Стоимость: 250 руб.

Развитие и применение методов физико-химического моделирования природных и технологических процессов  Развитие и применение методов физико-химического моделирования природных и технологических процессов 

ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ
ФИЗИКОХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
1.1. Историческая справка
1.2. Термины и обозначения.
1.3. Минимизируемые термодинамические потенциалы.
1.4. Задача минимизации энергии Гиббса.
1.5. Эмпирические термодинамические функции в задачах
минимизации термодинамических потенциалов
1.6. Расчет неизвестных величин но содержанию
зависимых компонентов в системе
1.7. Расчег величин в задачах минимизации энергии Гиббса
с дополнительными ограничениями
1.8. Выводы
2. СИСТЕМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ.
2.1. Аналитическое описание термодинамических функций
2.1.1. Аппроксимация на интервале Т 8, К
2.1.2. Аппроксимация на интервале 0 Т 8, К.
2.2. Существующие системы представления термодинамических свойств индивидуальных веществ.
2.2.1. Классическая система
2.2.2. Система 1АЫАГ.
2.3. Предлагаемая система представления термодинамических свойств
индивидуальных веществ.
2.3.1. Интегральные термодинамические функции
2.3.2. Термодинамические функции веществ при давлениях,
отличных от стандартного.
2.3.3. Преобразование термодинамических функций
2.4. Экстраполяция термодинамических функций.
2.4.1. Экстраполяция термодинамических функций жидкого состояния
к отсчетной температуре
2.4.2. Экстраполяция термодинамических функций в область высоких температур
2.5. Конструирование формуляров термодинамических свойств индивидуальных веществ в предлагаемой системе
2.6. Дифференцирование интегральных термодинамических функций.
2.6.1. Численное дифференцирование
2.6.2. Дифференцирование аппроксимацией.
2.6.3. Дифференцирование решением систем уравнений
2.7. Выводы
3. ПОДГОТОВКА ИСХОДНОЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.
3.1. Проблема исходной термодинамической информации
3.2. Методы расчета термодинамических свойств индивидуальных веществ.
3.3. Дифференцирование измерений
приращения энтальпии индивидуальных веществ.
3.4. Критические постоянные углеводородов
3.5. Согласование экспериментально изученных и оценка неизвестных термодинамических свойств индивидуальных веществ на примере
силикатов щелочных металлов К, 1л, Ка.
3.5.1. Стандартная энтальпия образования из простых веществ
в кристаллическом состоянии.
3.5.2. Стандартная энтропия в кристаллическом состоянии
3.5.3. Стандартная теплоемкость в кристаллическом состоянии
3.5.4. Теплоемкость в жидком состоянии.
3.5.5. Теплота плавления.
3.5.6. Зависимость теплоемкости от температуры силикатов К, 1л, Ка
в кристаллическом состоянии в интервале Тс . Тт
3.5.7. Конструкция формуляров согласованных
термодинамических свойств силикатов К, 1л, Ка.
3.5.8. Оценка термодинамических свойств неизученных силикатов К, Ы, Ка.
3.6. Выводы
4. СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АДЕКВАТНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕАЛЬНЫМ ПРОЦЕССАМ
4.1. Критерии подобия моделей реальным процессам.
4.2. Диаграммы состояния простого эвтектического тина
на примере системы А1Б
4.3. Диаграммы состояния с промежуточными соединениями
на примере системы i
4.4. Физикохимическая модель карботермического получения кремния.
4.4.1. Физикохимические особенности процесса
карботермического восстановления кремнезема.
4.4.2. Система ОС.
4.4.3. Многорезервуарная физикохимическая модель
карботермического восстановления кремнезема.
4.5. Выводы.
5. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
5.1. Модель формирования ювенильных вод
в условиях земной коры и верхней мантии.
5.1.1. Особенности структуры физикохимической модели формирования ювенильных вод в условиях земной коры и верхней мантии.
5.1.2. Результаты моделирования.
5.2. Модель образования гидратов природного газа
в донных отложениях оз. Байкал
5.2.1. Ключевые термодинамические величины
5.2.2. Конструирование формуляров термодинамических свойств воды
в твердом, жидком и газообразном состоянии
5.2.3. Конструирование формуляра термодинамических свойств
газообразного метана.
5.2.4. Расчет термодинамических функций и конструирование формуляра термодинамических свойств газогидрата СКЦбНгО.
5.2.5. Расчет термодинамических функций и конструирование формуляра термодинамических свойств газогидрата С2Нб7,Н.
5.2.6. Расчет термодинамических функций и конструирование формуляра термодинамических свойств газогидрата Н,1ЬО
5.2.7. Расчет термодинамических функций и конструирование формуляра термодинамических свойств газогидрата ,Н2О.
5.2.8. Расчет термодинамических функций и конструирование формуляра термодинамических свойств газогидрата Аг6,Н2О.
5.2.9. Расчет термодинамических функций и конструирование формуляра термодинамических свойств газогидрата ОгбДгО.
5.2 Результаты моделирования условий
равновесного существования газогидратов
5.3. Модель получения высоко кремнистой алюминиевой лигатуры
5.3.1. Методы получения алюминиевокремниевых штгатур.
5.3.2. Критерии подобия физикохимической модели получения алюминиевокремниевой лигатуры
методом смешения жидких компонентов
5.3.3. Подготовка исходных данных.
5.3.4. Физикохимические модели расплавов алюминия и кремния
5.3.5. Физикохимическая модель смешения расплавов алюминия и кремния.
5.3.6. Физикохимическая модель перегрева и охлаждения алюминиевокремниевого расплава.
5.3.7. Рекомендации по совершенствованию процесса
получения алюминиевокремниевой лнгатры
5.4. Корректировка диаграммы состояния системы 3.
5.4.1. Экспериментальные данные о состоянии системы
5.4.2. Физикохимическое моделирование системы 3.
5.5. Реконструкция состава электролита алюминиевых электролизеров
с целью определения крнолитового отношения
5.6. Определение содержания глинозема в электролите.
5.7. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Поскольку функции образования простых веществ по определению равны пулю, равновесия и фазовые превращения этих веществ как индивидуальных невозможно описать функциями образования. Изза этого простые вещества невозможно учитывать в качестве зависимых компонентов при расчетах равновесий минимизацией энергии Гиббса. Д5Т ЛНТТ8П Гм. Рис. Термодинамические функции дибромида кальция. Гит К. Скачки АЯГ. Са К 2 кипением Са ,8 К. За основу для конструирования функций, заменяющих неизвестные истинные величины энтальпии и энергии Гиббса индивидуального вещества, примем приращение энтальпии ЯГЯГС. А Г Д ,Н Гся ТН Гс. Функция Л Г широко используется в теплотехнических расчетах. По аналогии с 1. Гиббса , 0, 2. Г7 приращение энергии Гиббса. Приращения энтальпии и энергии Гиббса рассчитываются
ягягс стс1г
1. Д7 , ТС и функцией только самого соединения. Обоснование правомерности применения функций 1. В геометрической, трактовке см. Ее глобальный минимум, характеризующий условия термодинамического равновесия мультисистемы с ограничениями 1. Шомсйта и его модификациям 0. Так, дифференцированием 1. Тс и величина Д Тс. ДСг7 и ТС, на основании которых ДГНГС может быть рассчитана по известным соотношениям термодинамики. Расчет неизвестных величин . Б процессе моделирования физикохимических равновесий часто возникает необходимость расчета величин приращенияэнергии Гиббса веществ, термодинамические свойства которых неизвестны, однако из экспериментальных,данных известны содержания этих веществ в системе. Пусть, например, в данных условиях температуры и давления известен состав расплава, равновесного с газовой фазой, содержащей все независимые компоненты, из которой состоит расплав. Требуется. Стехиометрический состав компонентов расплава предполагается известным. Если известны термодинамические свойства компонентов газовой фазы, то ее состав может быть рассчитан с помощью минимизации энергии Гиббса. Численные значения химических потенциалов независимых компонентов газовой фазы позволяют определить приращение энергии. Потребуем выполнения следующего обязательного условия в базовой подсистеме в физически значимых количествах должны содержаться все независимые компоненты всей системы. Разбиение на базовую и небазовую подсистемы определяется условиями существования системы и задачами се исследования. В общем случае базовая подсистема может включать твердые фазы или различные сочетания твердых фаз, газовой смеси и водного раствора нсбазовая подсистема может состоять из одного или нескольких зависимых компонентов. В условиях равновесия всей системы Х1гмические потенциалы независимых компонентов базовой и небазовой подсистем равны между собой. Поэтому по результатам расчета равновесия базовой подсистемы можно рассчитать функции ,,у е зависимых компонентов небазовой подсистемы, если известен их стехиометрический состав. Эти функции рассчитываются по формулам, которые выводятся из 1. ЛГ УГи,П. Л УЛПЛ
1. В зависимости от того, какое равновесие достигается в базовой подсистеме и от того, в каком равновесии находятся между собой подсистемы, вычисленные значения могут характеризовать равновесное или мстастабилыюе состояние небазовой подсистемы. С помощью ограничений 1. Гиббса зависимых компонентов. Для постановки задачи расчета мстастабильпых величин приращения энергии Гнббса, введем дополнительные обозначения. Обозначим через V, частные производные функции Сх по х. Д1пЛ. С 1. НхиХ1,
дх. С УОап. Ф С ууе. Переведем прямые ограничения 1. А . Д 1. А 1. А еА. Введем двойственные переменные 2, связанные с ограничениями 1. Значения этих переменных зависят от структуры решений х. Под прямыми переменными задачи выпуклого программирования понимаются искомые величины мольных количеств независимых компонентов, под двойственными искомые значения приведенных химических потенциалов независимых компонентов. Д г,0 если х. X ХУ У е Д. Ху 0. УеД 1. Ху О, то
Пусть будет получено решение задачи минимизации энергии Гиббса. Тогда из 1. IXм, у, 2г Л е 1
В равновесных решениях г, 0, в неравновесных г, 0. У е Д.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.249, запросов: 121