ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Глава i ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ из "Физические методы интенсификации процессов химической технологии" Задача интенсификации технологических процессов трактуется в наиболее общей постановке и конкретизируется применительно к типовым процессам со специфическими физическими воздействиями. Такой подход позволяет в рамках ограниченного объема изложить основные современные идеи и их наиболее эффективные технические реализации, а также наметить перспективу дальнейшего развития в данной области науки и техники. [c.5] Большой круг затронутых задач и их новизна, а также Ьграничен-ность объема и доступных сведений, неизбежно привели к различйой глубине изложения и возможным недостаткам. [c.5] Автор выражает благодарность тем, кто помог ему в работе и будет признателен всем за последующее обсуждение и деловую критику. [c.5] Интенсификация производственных процессов направлена -на увеличение их экономической эффективности в результате целенаправленного влияния на производительность оборудования, сокращения затрат материалов и энергии, улучшения качества продукции, снижения затрат труда и повыщения эффективности автоматического управления. [c.6] Системный подход позволяет выделить основные принципы использования физических воздействий в технологии для решения задач интенсификации процессов. Для этого проводится классификация воздействий и обрабатываемых сред, намечаются процедуры поиска решений задачи на физическом уровне. [c.6] Различные физические воздействия механические, электромагнитные и другие с позиций термодинамики являются энергетическими, приводящими к изменению свойств и состояний систем. Задача интенсификации может рассматриваться как аналог задач оптимального управления. Существенное отличие заключается в расширении диапазона и вида воздействий, по крайней мере на стадии проектирбЬания. [c.6] Постановка задач интенсификации может быть различной 1) совершенствование существующего технологического процесса и существующего оборудования 2) разработку принципиально нового технологического процесса и принципиально нового оборудования для его реализации. [c.6] Значительное расширение пространства управляющих воздействий при добавлении интенсифицирующих физических воздействий позволяет в принципе ставить и решать задачу глобальной оптимизации как технологического процесса, так и конструкции аппарата на всем возможном множестве переменных. Исключение же большого класса физических воздействий из рассмотрения в традиционной технологии и методах ее оптимизации не позволяет корректно говорить о поиске глобально оптимальных решений. [c.7] Наиболее типичными целевыми функциями физической интенсификации при заданных ограничениях являются сокращение продолжительности лимитирующих стадий процессов, сокращение энергозатрат, увеличение производительности и к. п. д., улучшение качества продуктов, получение продуктов со свойствами, не достигаемыми по традиционной технологии, уменьшение габаритов аппаратов и расхода материалов на их изготовление, экономия сырья, проведение совершенно новых процессов, улучшение экономических и эргономических характеристик оборудования, ведение непрерывных управляемых процессов. Обрабатываемые вещества совместно с аппаратом и условиями, при которых проходит процесс, образуют сложную физико-химическую систему. Подобная система характеризуется взаимосвязью отдельных частей и их взаимодействием между собой, со смежными системами в общей химико-технологической системе и с окружающей средой. Свойства и поведение системы являются в общем случае динамическими и стохастическими. [c.7] При математическом моделировании химико-технологических процессов принято выделять в структуре моделей иерархические уровни микроуровни или молекулярный уровень, макроуровень (или уровень) малого объема, рабочей зоны аппарата, аппарата в целом и агрегата [3]. Большинство задач, связанных с разработкой физических методов интенсификации процессов, необходимо рассматривать на уровне малого объема, хотя в некоторых специфических случаях должен быть проведен анализ и на молекулярном уровне. Естественно, что полное решение требует дальнейшего перехода и на более высокие уровни с целью разработки аппаратуры. [c.7] Выбор типичного элемента объема вещества представляет собой сложную и далеко не формальную процедуру. Этот элемент должен отражать те свойства вещества, которые являются определяющими в отнощении конечной цели интенсификации процесса. В свою очередь, эти определяющие свойства зависят от вида физического воздействия. [c.8] Для выделения минимальных типовых структурных элементов необходимо в каждой конкретной цепи воздействие-система-результат выделить в системе такие структурные единицы, которые по отдельности или в совокупности сохраняют ту же причинную взаимосвязь между воздействием и его результатами. Несомненно, что такая задача может быть рещена только приближенно, в некоторых случаях возможно и вообще не рещена. [c.8] В основе выделения структурного элемента должна лежать четкая модель физики процесса на макроуровне. [c.8] Сложность рассматриваемой проблемы заключается в том, что отсутствует какой-либо один унифицированный элемент процесса и аппарата для всех физических воздействий. Каждое физическое воздействие наиболее полно и, следовательно, точно отражается своим структурным элементом модели. Еще более проблематичным представляется модельное описание для сочетания физических воздействий, существующих в пространстве и времени в некотором диапазоне изменения переменных. [c.8] На основе методов автоматизированного поискового конструирования [4], являющегося разновидностью САПР, можно рекомендовать следующую последовательность этапов построения системы интенсификации. [c.8] Первый этап - формирование банка данных технических заданий (ТЗ). Под ТЗ на разработку подразумевается перечень основных эксплуатационных, технологических, экономических и других требований и их значений, которым должен удовлетворять технологический процесс и аппарат. [c.8] В методологическом отнощении поставленная задача по ряду вопросов аналогична тем, которые решаются в смежных интенсивно развивающихся областях техники машиностроении, ракетной технике, радиоэлектронике, атомном энергомашиностроении и др. В последних разработаны различные подходы, отличительной особенностью которых является использование в системном анализе и поиске новых решений ЭВМ [4,5]. [c.8] Применительно к химической технологии успешно развиваютсЛ химическая кибернетика [1] и САПР, автоматизированные системы научных исследований и др. Рассматриваемый ниже подход дополняет эти направления и имеет целью создание основ разработки новых технологических процессов и аппаратов химической технологии в результате использования специально выбираемой и определенным образом упорядоченной совокупности физических воздействий. [c.8] Рассмотрим первые два этапа, поскольку в них заключается специфика задачи. [c.9] Упрощенно первый этап можно представить в следующем виде. Постановка задачи - осмысливание конечной цели при учете ограничений. Анализ существующего процесса. Выявление основных отрицательных факторов (недостатков) в отношении конечной цели. Установление причин, вызывающих недостатки. Перевод задачи на физический уровень. Анализ физического механизма лимитирующей стадии процесса. Анализ физических свойств веществ на входе в эту стадию и выходе из нее. Подключение различных физических воздействий и их комбинаций. Выбор оптимального физического воздействия. [c.9] Вернуться к основной статье