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Finite-time thermodynamics and the optimal control of chemical syntheses

机译：有限时间热力学和化学合成的最佳控制

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The optimization of chemical processes that take place in a finite time constitutes an important application of finite-time thermodynamics. In this study we investigate two generic optimal control problems for nucleation-and-growth based syntheses: the maximization of the amount of a crystalline solid phase generated via cooling from the melt within a finite time τ, and the maximization of the difference between two metastable crystalline modifications again synthesized by crystallization from a supercooled melt. In both cases the optimal temperature program consists in a bang-bang solution with constant values of the temperature, where a switch from, a temperature T_1, where nucleation rates are high, to a temperature T_0 > T_1, where the growth rates of the crystallites are maximal, occurs. The location of the switching time t_s* (0 < t_s* < τ) is analyzed as function of the parameters of the models describing the chemical systems, and an application to the synthesis of glycerol crystals is given.
机译：在有限时间内发生的化学过程的优化构成了有限时间热力学的重要应用。在这项研究中，我们研究了基于成核和生长的合成的两个通用最优控制问题：在有限的时间τ内，从熔体冷却产生的结晶固相的量最大化，以及两个亚稳之间的差值最大化。通过从过冷的熔体中结晶再次合成了结晶修饰。在这两种情况下，最佳温度程序都包含具有恒定温度值的爆炸解决方案，其中从成核速率高的温度T_1切换到晶体生长速率的温度T_0> T_1最大，发生。根据描述化学系统的模型的参数来分析切换时间t_s *（0

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