Question

我试图用8个组分（因此8个ODE）编写10个化学反应系统（下面的图像链接）以获得反应器体积，但是我得到了大部分的负值。组件。这可能与磨牙平衡或脚本本身有关，所以如果有任何化学背景的人可以研究它，我会贬低它！

Reaction system

数据：

2,00e-06    48000   2,50e-13    -175000 0   0   0   0,76
23,20       182000  8,30e-14    -186000 2,30e-12    -124000 1   0,40
5,20e-07    68000   3,60e-14    -187000 0   0   0   0,85
0,00011     104000  4,00e-13    -168000 0   0   1   0,55
0,17        157000  4,50e-13    -166000 0   0   0   0,37
0,06        166000  1,60e-13    -211000 0   0   1   0,96
12000000    226000  0   0   0   0   0   0
9300        300000  0   0   0   0   0   0
0,00019     173000  0   0   0   0   1   1
0,026       220000  0   0   0   0   1   1

功能（OCML.m）：

function dFdV = OCML( V , F0 , par , T , Pt)

%% Initial conditions

F = sum(F0);
y = F0./F;
pp = y * Pt;

p_CH4  = pp(1)   ;
p_O2   = pp(2)   ;
p_CO2  = pp(3)   ;
p_H2O  = pp(4)   ;
p_C2H6 = pp(5)   ;
p_CO   = pp(6)   ;
p_C2H4 = pp(7)   ;
p_H2   = pp(8)   ;

%% Parameters

ko = par(:,1)       ;
Ea = par(:,2)       ;
KCO2 = par(:,3)     ;
DHadCO2 = par(:,4)  ;
KO2 = par(:,5)      ;
DHadO2 = par(:,6)   ;
m = par(:,7)        ;
n = par(:,8)        ;
R = 8.314462        ;
ro_cat = 3600000    ; % g/m3

%% Stoichiometric coefficients matrix

N = [ -1   -2  1  2  0  0  0  0 ;
      -2 -0.5  0  1  1  0  0  0 ;
      -1   -1  0  1  0  1  0  1 ;
       0 -0.5  1  0  0  1  0  0 ;
       0 -0.5  0  1 -1  0  1  0 ;
       0   -2  0  2  0  2 -1  0 ;
       0    0  0  0 -1  0  1  1 ;
       0    0  0 -2  0  2 -1  4 ;
       0    0  1 -1  0 -1  0  1 ;
       0    0 -1  1  0  1  0 -1 ; ];

%% Reaction Rates

% Reaction 1

exp1 = exp(-Ea(1)/(R*T))                                ;
exp_ad1 = exp(-DHadCO2(1)/(R*T))                        ;
denom1 = 1 + KCO2(1) * exp_ad1 * p_CO2                  ;
r1 = ( ko(1) * exp1 * p_CH4^m(1) * p_O2^n(1) ) / denom1 ;

% Reaction 2

exp2 = exp(-Ea(2)/(R*T))                                                        ;
exp_ad2a = exp(-DHadO2(2)/(R*T))                                                ;
exp_ad2b = exp(-DHadCO2(2)/(R*T))                                               ;
denom2 = 1 + KO2(2) * exp_ad2a * p_O2 + KCO2(2) * exp_ad2b * p_CO2              ;
r2 = ( ko(2) * exp2 * ( KO2(2) * exp_ad2a * p_O2 )^n(2) * p_CH4 ) / denom2^2    ;

% Reaction 3

exp3 = exp(-Ea(3)/(R*T))                                ;
exp_ad3 = exp(-DHadCO2(3)/(R*T))                        ;
denom3 = 1 + KCO2(3) * exp_ad3 * p_CO2                  ;
r3 = ( ko(3) * exp3 * p_CH4^m(3) * p_O2^n(3) ) / denom3 ;

% Reaction 4

exp4 = exp(-Ea(4)/(R*T))                                ;
exp_ad4 = exp(-DHadCO2(4)/(R*T))                        ;
denom4 = 1 + KCO2(4) * exp_ad4 * p_CO2                  ;
r4 = ( ko(4) * exp4 * p_CO^m(4) * p_O2^n(4) ) / denom4  ;

% Reaction 5

exp5 = exp(-Ea(5)/(R*T))                                    ;
exp_ad5 = exp(-DHadCO2(5)/(R*T))                            ;
denom5 = 1 + KCO2(5) * exp_ad5 * p_CO2                      ;
r5 = ( ko(5) * exp5 * p_C2H6^m(5) * p_O2^n(5) ) / denom5    ;

% Reaction 6

exp6 = exp(-Ea(6)/(R*T))                                        ;
exp_ad6 = exp(-DHadCO2(6)/(R*T))                                ;
denom6 = 1 + KCO2(6) * exp_ad6 * p_CO2                          ;
r6 = ( ko(6) * exp6 * p_C2H4^m(6) * p_O2^n(6) ) / denom6    ;

% Reaction 7

exp7 = exp(-Ea(7)/(R*T))                ;
r7 = ko(7)* exp7 * p_C2H6  * ro_cat     ;

% Reaction 8

exp8 = exp(-Ea(8)/(R*T))                    ;
r8 = ko(8)* exp8 * p_C2H4^m(8) * p_H2O^n(8) ;

% Reaction 9

exp9 = exp(-Ea(9)/(R*T))                    ;
r9 = ko(9)* exp9 * p_CO^m(9) * p_H2O^n(9)   ;

% Reaction 10

exp10 = exp(-Ea(10)/(R*T))                     ;
r10 = ko(10)* exp10 * p_CO2^m(10) * p_H2^n(10) ;

r_vector = [ r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 ]'  ;

%% Molar balances (dFx/dV)

dF_CH4dV  = sum(N(:,1).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_O2dV   = sum(N(:,2).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_CO2dV  = sum(N(:,3).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_H2OdV  = sum(N(:,4).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_C2H6dV = sum(N(:,5).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_COdV   = sum(N(:,6).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_C2H4dV = sum(N(:,7).*r_vector)*ro_cat     ;
dF_H2dV   = sum(N(:,8).*r_vector)*ro_cat     ;

dFdV = [ dF_CH4dV dF_O2dV dF_CO2dV dF_H2OdV dF_C2H6dV dF_COdV dF_C2H4dV dF_H2dV ]' ;
end

脚本：

clear; clc; close all ; format long

%% Data

par=importdata('data.mat');

T = 273.15 + 850;
Pt = 101325;

% Methane and O2 feed
F0 = [ 27.77777778 9.259259259 0 0 0 0 0 0 ];

% Volume vector

V = 0.0:0.1:1 ;

% ODE solver

OCML_model = @(V,F0)[OCML(V,F0,par,T,Pt)]     ;
[ V, F_vector ] = ode15s(OCML_model,V,F0)      ;

Answer 1

如果你没有涉及分数的质量平衡方程，如Michaëlis-Menten酶动力学，它们通常用作一些准稳态近似，这可能在低浓度的试剂下失效。这可能是负值的一个原因。

作为腻子，您可以使用options = odeset('NonNegative',1);。这可能会给你带来损坏的结果。

但是首先要检查方程式，然后首先进行简单的质量作用，然后逐渐增大系统。然后你会看到它失败后的添加。这是minimal working example概念的主要优点。

来自10个化学反应系统的非物理可怕结果（8个ODE）

1 个答案: