信号処理素人老人がScilabの「信号処理のデモ」を物色中だった筈が、いつの間にかカテゴリ脱出。今回は「シミュレーション」カテゴリの中の「常微分方程式」の中の「非等温管型（プラグフロー）反応器」です。化学素人老人にはナンジャラホイなモデルですが、反応工学を学ぶ姉貴兄貴の間では知らないとモグリなヤツみたいです。ホントか？
※「手習ひデジタル信号処理」投稿順 Indexはこちら
※Windows11上の Scilab2024.0.0を使用させていただいております。（Scilabについては御本家 Scilab 様へ）
非等温プラグフロー反応器（Nonisothermal Plug Flow Reactor, PFR）モデル
今回「鑑賞」させていただくScilabデモの選択画面が以下に。
反応工学素人老人には、Nonisothermal Plug Flow Reactorなどと言われても何が何やら想像もつきませぬが、どうも化学反応工学の最初の方に登場する、基礎的なモデルみたいです。知らんけど。例によって分からんことはGoogleの生成AI、Gemini 2.5 Flash様に教えていただきます。以下はAIのご回答を人間が抜き出したものです、本末転倒？
上記から分かるように、「円筒形のパイプ」みたいなものの中を一方通行に反応物質が流れる間に反応が進む、というモデルらしいです。反応が進むにつれて温度が変り、またそれにより反応速度が変化し、ということみたいです。
Gemini様は懇切に微分方程式を立てて説明してくれているのですが、その辺端折ってしまい、モデルがおいている仮定部分のみ抜き出しました。
そしてその解法についてが以下です。
デモのソースは以下のファイルです。
Scilabのインストールパス\modules\differential_equations\demos\ode\ode_reactor\ode_reactor.sce
ファイルを見ても、具体的な物質名とか化学反応式などは一切かかれていないのですが、長さ６ｍ、半径0.1ｍのPFR内で２つの物質AとBが反応していくみたいです。
反応の様子
横軸にｚ（入口から出口までの位置、単位m）縦軸に温度（摂氏）をとったグラフが以下に。青色が反応物質（混合物）の温度、緑色がそれを外部から冷却する冷却水の温度らしいです。
入口から混合物が入ると同時に温度は急速に上がり、約１ｍくらい入ったところでピークを迎え、以降下がっていっているみたい。その分、冷却水の温度が上がっていく感じか？
一方、肝心の反応物質、Ａ、Ｂの様子が以下に。
青のA、緑のBも入口が一番濃度が高くて、急激に濃度が減って（その分AとBの反応物質が増えているのよね）入口から１ｍちょいくらいの位置でほぼほぼ平らかになってます。濃度は モル/立米とな。上のグラフみると、Ａの方はまだまだいっぱいあるけれども、Ｂの方がうち止めという感じで反応が止まっているようにも見えます。そういう具合に制御するものなのか？常識の無い素人老人には分からんことが多いぜよ。