第2章 化工過程中的多穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象

2.1 引言

化工過程是復(fù)雜的物理化學(xué)過程，在新物質(zhì)生成的同時伴隨有能量的吸收與釋放。描述化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的方程組具有很強的非線性[1],[2]，這類非線性問題一般具有多個穩(wěn)態(tài)解[3～7]。穩(wěn)態(tài)解是指使系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)的操作點對應(yīng)的數(shù)值，通常有多個，穩(wěn)態(tài)解不隨時間的發(fā)展而變化。從數(shù)學(xué)上來看，穩(wěn)態(tài)解就是非線性方程組存在的多個解。對于化工過程，穩(wěn)態(tài)操作是生產(chǎn)中關(guān)注的，因此，求解系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解的分布情況對于深入理解化工反應(yīng)系統(tǒng)有重要意義。

在實際生產(chǎn)中，反應(yīng)器的操作條件會受到人為操作、不確定因素的影響而不斷發(fā)生改變。在不同的操作條件參數(shù)下，系統(tǒng)對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)解也不相同。因此，求解系統(tǒng)隨著操作條件參數(shù)變化時的穩(wěn)態(tài)解是具有實際意義的。

本章首先介紹求解非線性方程組解的主要方法，在此基礎(chǔ)上，以理想連續(xù)攪拌全混釜串聯(lián)反應(yīng)過程為研究對象，計算得到該系統(tǒng)在操作參數(shù)空間內(nèi)的多穩(wěn)態(tài)解空間曲面，之后分析甲苯氧化過程中系統(tǒng)的多穩(wěn)態(tài)解的特性。