ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристика технологических операторов. Понятие технологической топологии ХТС из "Принципы математического моделирования химико-технологических систем" Успешное решение задач исследования ХТС на стадии их проектирования и эксплуатации предполагает наличие математической модели ХТС, которая должна отражать не только технологические связи между элементами и сущность химико-технологических процессов, но и экономические критерии функционирования системы, динамику взаимодействия элементов и подсистем сложных ХТС, имеющих разные, а иногда и противоречивые цели функционирования. [c.18] Характер технологических задач, решаемых на каждой иерархической ступени химического предприятия, определяет вид математической модели, используемой для исследования функционирования этих ступеней. Наиболее подготовлены к математическому моделированию элементы ХТС, для моделирования которых используют нелинейные интегро-дифференциальные уравнения, отражающие физико-химическую сущность технологического процесса. [c.18] Математическое моделирование на уровне верхних иерархических ступеней невозможно без математических моделей входящих в данную ступень подсистем и предусматривает привлечение определенных экономических категорий и факторов, что выходит за рамки чисто технологических задач. Основные трудности, возникающие при математическом моделировании, анализе и синтезе ХТС, обусловлены многомерностью решаемых задач и связанной с нею проблемой декомпозиции, а также способами представления математических описаний отдельных процессов. [c.18] Модель сложной ХТС всегда должна быть некоторым компромиссом между достаточной простотой представления процессов функционирования моделируемой системы и сложными эффектами, существенными для функционирования реальной системы. Модель, включающая представление всех характеристик и особенностей, теоретически присущих данной реальной системе, называется изоморфной моделью. Очевидно, что в тех случаях, когда исследуемая реальная система сложна, создание изоморфной модели невозможно. [c.18] Обобщенные модели — это качественные модели, используемые для получения общего представления о процессе функционирования, об элементах (подсистемах) и о химическом составе исходного сырья, промежуточных и конечных продуктов ХТС, Обобщенные модели могут быть двух типов иконографические и операционно-описательные модели. [c.19] Иконографические обобщенные м о д е л и дают общее представление об исследуемой ХТС в виде некоторого графического изображения или чертежа. [c.19] Операционно-описательные модели дают общее упрощенное представление о процессе функционирования ХТС в форме последовательного словесного описания различных химико-технологических процессов, происходящих в элементах системы. Модели этого типа могут включать спецификацию основного оборудования, сведения о составе необходимого сырья, важнейших значениях параметров технологического режима, фактическом выпуске продукции. Примером операционно-описательных моделей могут служить технологические регламенты и различная проектноэксплуатационная документация. [c.19] Математическая модель ХТС является абстрактным и формальным представлением системы, изучение которого возможно математическими методами, в том числе и с помощью математического моделирования. Математические модели ХТС подразделяют на символические и иконографические. [c.19] Символические математические модели реальной ХТС представляют собой совокупность математических соотношений в виде формул, уравнений, операторов, логических условий или неравенств, которые определяют характеристики состояния ХТС (физические параметры состояния материальных и энергетических потоков химических продуктов на выходе системы) в зависимости от конструкционных и технологических параметров ХТС, параметров состояния элементов системы и от параметров входных технологических потоков системы. Такая модель является результатом формализации химико-технологических процессов, происходящих в системе, т. е. результатом создания четкого формальноматематического описания процесса функционирования ХТС с необходимой степенью приближения к действительности. [c.19] Совокупность математических соотношений, образующих данную символическую математическую модель ХТС, в частном случае представляет собой систему уравнений математического описания ХТС. Используют два метода составления систем уравнений математического описания ХТС. Один метод основан па глубоком изучении физико-химической сущности технологических процессов функционирования ХТС и ее элементов, другой — на применении формально-эмпирических математических зависимостей, полученных в результате статистического обследования действующей ХТС. Символические математические модели ХТС второго типа обычно называются статистическими моделями. Последние имеют вид регрессионных или корреляционных соотношений между параметрами входных и выходных технологических потоков ХТС. [c.20] В отличие от статистических символические математические модели первого типа, которые созданы с учетом основных физикохимических закономерностей технологических процессов функционирования ХТС, качественно и количественно более правильно отображают процесс функционирования, характеристики и свойства системы даже при наличии недостаточно точных в количественном отношении параметров модели и позволяют исследовать общие свойства определенного типа ХТС. [c.20] При исследовании процессов функционирования ХТС каждый элемент системы рассматривают как технологический оператор, качественно и (или) количественно преобразующий физические параметры входных материальных и энергетических технологических потоков х , х , Хп в физические параметры выходных материальных и энергетических потоков .. ., у (рис. 1-2). [c.20] Каждый типовой процесс химической технологии можно счи-т ать типовым технологическим оператором. Типовые операторы подразделяют на основные и вспомогательные. [c.21] К основным относятся технологические операторы химического превращения (рис. 1-3, а), межфазного массообмена (рис. 1-3, б), смешения (рис. 1-8, в) и разделения (рис. 1-3, г). Основные технологические операторы обеспечивают функционирование ХТС в требуемом целевом направлении. [c.21] Характер и особенности технологических связей ХТС, т. е. способ соединения элементов между собой, наглядно отображают с помощью обобщенных иконографических моделей технологических сх м структурных схем операторных и функциональных схем. [c.23] На технологической схеме ХТС каждый элемент системы представляют в виде условного общепринятого стандартного изображения, а технологические связи отображают направленными линиями со стрелками. В качестве примера на рис. 1-5, а показана технологическая схема ХТС синтеза аммиака под средним давлением. [c.23] На технологической схеме ХТС могут быть приведены краткие, однозначные и ясные технологические указания в виде химических формул, состава и наиболее важных данных о качестве веществ, участвующих в технологическом процессе. Таким образом, технологическая схема ХТС содержит следующую информацию о химическом составе исходного сырья, промежуточных и конечных продуктах о типах и способе соединения элементов (аппаратов и машин) о последовательности отдельных технологических процессов. Технологическую схему можно использовать для изображения ХТС как на стадии эксплуатации, так и на стадии проектирования, чтобы получить первое представление о проектируемой системе. Однако технологическая схема не содержит исчерпывающей количественной информации ни о функционирующей, ни о проектируемой ХТС. В ряде случаев на технологической схеме ХТС элементы изображают таким образом, чтобы получить представление об их габаритах и конструкции. [c.23] В отличие от структурной схемы на операторной схеме ХТС каждый элемент изображают в виде совокупности нескольких типовых технологических операторов. Операторная схема ХТС дает наглядное представление о физико-химической сущности технологических процессов системы. На рис. 1-6 приведена операторная схема подсистемы (дистилляция 1-й ступени) производства карбамида (вариант с полным жидкостным рециклом). [c.24] Для ХТС характерны следующие типы технологических связей между элементами (технологическими операторами) и подсистемами последовательные, последовательно-обводные (байпасы), параллельные, обратные (рециклы) и перекрестные (рис. 1-8). [c.24] Вернуться к основной статье