9、化学工程中的物理性质计算与MATLAB应用

化学工程中的物理性质计算与MATLAB应用

1. 问题引入与研究背景

在化学工程领域，模拟化学过程和设计化工厂时，化学化合物的物理性质数据是经常需要的参数。然而，这些数据在某些专有模拟设计包或大型商业数据库之外并不容易获取。由于化学工程师感兴趣的化合物众多，以及它们可能出现的大量热力学状态组合，仅通过实验获取所有物理性质数据是不可能的。因此，利用有限的实验信息来估计混合物的物理性质就显得尤为重要。

2. 数值方法问题

首先遇到一个数值方法的问题，给定方程：
[K\exp\left(\frac{T_p}{-6\times10^4}\right)=20.7 - 1500]

其中：
- (T) 是绝对温度（°R）
- (P) 是流体中反应物的分压（atm）
- (T_p) 是催化剂表面反应物的温度（°R）
- (P_p) 是催化剂表面反应物的分压（atm）
- (K) 是无量纲反应速率常数
- (\tau) 是无量纲时间

要求在 (0\leq\tau\leq1500) 的范围内求解该方程组，并绘制因变量随时间的变化曲线。初始值设定为 (P(0) = 0.1)，(T(0) = 600)，(P_p = 0)，(T_p = 761)。

3. 丙烷加热所需热量计算

还需要估计在 1 atm 下将 1 克摩尔丙烷从 200°C 加热到 700°C 所需的热量（cal）。丙烷的热容由下式给出：
[C_p(T)=2.41 + 0.057195T - 4.3\times10^{-6}T^2]

4. 水和蒸汽的热力学