Введение
1. Литературный обзор 10
1.1. Типы реакторов 10
1.1.1. Типы химических реакторов 10
1.1.2. Типы биореакторов, их использование 15
1.1.3. Особенности моделирования биореакторов 17
1.2. Основные задачи исследования устойчивости химических и биологических процессов 20
1.2.1. Исследование устойчивости по Ляпунову 22
1.2.2. Бифуркационный анализ моделей непрерывных биохимических реакторов 24
1.3. Пакеты программ для моделирования и автоматизированного проектирования 30
1.4. Постановка задачи 39
2. Моделирование процессов в реакторе с мембранным разделением и анализ устойчивости 41
2.1. Технологическая схема реактора с мембранным разделением и анализ связей в ней 41
2.2. Анализ устойчивости на основании первого метода Ляпунова 43
2.2.1. Фазовые портреты и неподвижные точки 43
2.2.2. Линеаризация нелинейных систем 46
2.2.3. Классификация неподвижных точек на плоскости 49
2.2.4. Бифуркация в нелинейных системах 51
2.3. Модель синтеза лимонной кислоты в реакторе с мембранным разделением 53
2.3.1. Уравнения математической модели 53
2.3.2. Анализ процессов по модели 55
2.3.3. Адекватность математической модели экспериментальным данным .
2.3 А. Исследование устойчивости реактора с мембранным разделением для синтеза лимонной кислоты 58
2.4. Модель синтеза молочной кислоты в реакторе с мембранным разделением 60
2.5. Системный анализ факторов, влияющих на устойчивость реакторов с мембранным разделением 63
3. Информационно-аналитический программный комплекс для определения параметров устойчивой работы реактора с мембранным разделением 67
3.1. Структура программы 67
3.2. Блок «Кинетическая модель» 71
3.3. Блок «Модель фильтрации» 73
3.4. Блок «Начальные условия» 74
3.5. Блок «Эксперимент» 75
3.6. Блок «Периодический режим» 76
3.7. Блок «Непрерывный режим» 78
3.8. Блок «Устойчивость» 80
3.9. Основные возможности 83
4. Исследование устойчивости реакторов с мембранным разделением на основе расчетов с использованием информационно-аналитического комплекса и экспериментальных данных 86
4.1. Экспериментальные исследования 86
4.1.1. Описание эксперимента по фильтрации на мембране 86
4.1.2. Экспериментальные исследования процесса синтеза лимонной кислоты в реакторе с мембранным разделением 91
4.1.3. Экспериментальные исследования процесса синтеза молочной кислоты в реакторе с мембранным разделением 92
4.2. Результаты моделирования и исследования устойчивости работы реактора с мембранным разделением для синтеза лимонной кислоты 96
4.2.1. Моделирование процесса при идеально работающей мембране... 97
4.2.2. Предельно засоренная мембрана 100
4.2.3. Первый промежуточный случай 102
4.2.4. Второй промежуточный случай 105
4.2.5. Влияние селективности мембраны по субстрату на производительность 107
4.2.6. Влияние селективности мембраны по продукту на производительность 109
4.2.7. Влияние скорости протока на устойчивость 111
4.2.8. Определение устойчивости и бифуркационные диаграммы 112
4.2.9. Анализ производительности реактора с мембранным разделением .
118
4.3. Результаты моделирования и исследования устойчивости работы реактора с мембранным разделением для синтеза молочной кислоты 122
Основные результаты и выводы 130
Список литературы 131
