ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы моделирования и области их применения Роль теоретических и экспериментальных методов в исследованиях. Виды подобия, модели и моделирование из "Математическое моделирование в химической технологии" В учебнике описаны методы моделирования и области их применения, а также принципы построения и виды математических моделей. Подробно изложена методика составления кинетических и гидродинамических моделей. Рассмотрены математические модели химических реакторов и вопросы перехода от лабораторных опытных установок к промышленным аппаратам. Приведены примеры построения математических моделей некоторых аппаратов химической технологии. Отражены особенности статистических математических моделей, описана методика их составления как на основе пассивного, так и активного эксперимента. Изложены основные положения оптимизации химико-технологических процесссов, даны примеры решения задач оптимизации детерминированных и стохастических процессов. Учебник предназначен для студентов химико-технологических специальностей вузов. Его смогут использовать в своей практической работе также инженеры-химики. [c.2] В практической постановке подобных исследований и успешной реализации их результатов на производстве важная роль принадлежит инженерам химикам-технологам, которые должны владеть методами кибернетики в химии и химической технологии и пользоваться электронной вычислительной техникой. [c.3] Интенсивное проникновение кибернетики в химическую технологию, происходящее в последние годы, привело к возникновению нового научного направления — химической кибернетики, основным методом которой является математическое моделирование, а основным средством — электронные вычислительные машины. Использование электронных вычислительных машин привело к переоценке традиционных способов анализа явлений, к обогащению методов исследований новыми идеями и концепциями, к значительному расширению инструментария исследователя. [c.3] Метод математического моделирования за короткое время нашел конкретное применение в исследованиях и расчетах химико-технологических процессов. При наличии математических моделей успешно решаются задачи оптимизации технологических процессов и управления ими. Однако еще сравнительно мало специалистов химической промышленности достаточно знакомы с принципами построения математических моделей и методами их исследования для получения исходных данных в проектировании новых или осуществлении оптимальных режимов действующих химических производств. Это объясняется, во-первых, сложностью и недостаточной изученностью процессов химической технологии и, во-вторых, сравнительно слабым знанием инже-нерами-химиками основ кибернетики. [c.4] В последнее время издано немало книг советских и зарубежных авторов, в которых излагаются теоретические основы химической кибернетики, приводятся результаты экспериментальных исследований и научные обобщения. Но они в большинстве случаев рассчитаны на хорошо подготовленного читателя и не могут быть рекомендованы в качестве учебника. Предлагаемый учебник составлен в соответствии с действующей программой и предназначен для студентов старших курсов химико-технологических специальностей, изучающих дисциплину учебного плана Моделирование химикотехнологических процессов . Он также может быть полезен широкому кругу специалистов химической промышленности для ознакомления с основными положениями метода математического моделирования и принципами построения математических моделей процессов химической технологии. [c.4] В основу учебника положен курс лекций, который в течение ряда лет читался автором студентам химико-технологического факультета Киевского политехнического института. [c.4] При подготовке книги автор учел ценные советы проф. Плыгуно-ва А. С., а также членов руководимой им кафедры в подборе материалов и оформлении главы УП1 помогал канд. техн. наук Ста-тюха Г. А. Всем им автор выражает искреннюю благодарность. [c.4] Автор весьма признателен рецензентам канд. хим. наук, доц. Ковальчуку Д. С. и канд. техн. наук, ст. научному сотруднику Караченцу Д. В. за советы и указания, высказанные при рецензировании книги. Пожелания и замечания, направленные на улучшение учебника, автор просит присылать по адресу 252054, Киев-54, ул. Гоголевская, 7, Издательство Вища школа , редакция литературы по химии, химической технологии, горному делу и металлургии. [c.4] За последние 20—25 лет невиданными ранее темпами развивается химическая промышленность в СССР. Совместными усилиями советских ученых и инженеров разработаны и внедрены новые технологические процессы, интенсифицированы действовавшие ранее, сооружены мощные химические комбинаты. Работы советских ученых и инженеров сыграли определяющую роль в быстром решении химических аспектов атомной энергетики, получении жидкого и твердого топлива для ракетной техники и осуществлении программы космических исследований. Созданы отечественная кислородная и криогенная отрасли промышленности, разработаны и внедрены оригинальные методы производства фенола и ацетона из бензола, синтетических спиртов, смол, каучуков, капролактама окислением циклогексана и других полимерных материалов, выделены новые отрасли промышленности (например, нефтеперерабатывающая, нефтехимическая). [c.5] На современном этапе успешное решение поставленных задач возможно на основе использования методов и средств кибернетики. Поэтому особое значение имеют исследования по составлению математических моделей, оптимизации и управлению отдельными химико-технологическими процессами и химико-технологическими системами, что неразрывно связано с усовершенствованием химико-технологического образования и подготовкой высококвалифицированных кадров. Инженеры химики-технологи должны владеть прикладной математикой, технической кибернетикой и уметь применять электронно-вычислительную технику. [c.6] Наряду с указанными причинами важнейшим стимулом в процессе формирования и разработки нового подхода является все более широкое применение вычислительной техники (ВТ) в инженерных и экономических расчетах, в исследованиях технологических процессов, поскольку вычислительная техника позволяет проводить глубокий анализ физико-химической сущности изучаемых явлений. Электронные вычислительные машины (ЭВМ) в настоящее время стали эффективным средством машинных исследований, моделирования процессов и математических экспериментов, а также управления работой аппаратов, агрегатов, цехов и химических предприятий. [c.7] Выполнение расчетов на ЭВМ в значительной мере устраняет трудности, возникающие при решении многих задач химической технологии. Как известно, подобные задачи требовали ручного счета в течение многих лет, а в ряде случаев и не поддавались решению. Следует подчеркнуть, что в последние годы методы оптимизации стали составной частью технологических расчетов, эффективное применение которых требует построения математического описания исследуемого процесса и, как правило, использования ЭВМ. [c.7] Изучение курса Математическое моделирование... стало необходимым в связи с изменением роли инженера на химическом предприятии. Если ранее его функции сводились к наблюдению за работой отдельных аппаратов цеха и исправлению дефектов в их работе, то на современном химическом заводе инженер-технолог выполняет функции управления заводом. Он теперь не просто аппаратчик с высшим образованием, который полагается лишь на свой опыт и интуицию, а действительный руководитель проазеоЗстеа, имеющий в качестве советчика и помощника управляющую вычислительную машину Чтобы стать таким инженером, необходимо овладеть методами кибернетики в химии и химической технологии. [c.7] Это база для создания химических заводов будущего — заводов-автоматов, полностью управляемых машинами. [c.8] Учебник состоит из девяти глав. Главы I—П1 содержат основные положения и предпосылки метода математического моделирования, общие принципы и схемы построения математических моделей, а также характеристику двух направлений в химической кибернетике, которые определяют исходные позиции при составлении математического описания. В главах IV, Vи VI подробно рассматривается методика построения кинетических, гидродинамических моделей и моделей некоторых химических реакторов (математическое описание детерминированных процессов). В главе VII приведены примеры составления математических моделей процессов без химического превращения, протекающих в аппаратах химической технологии. В главе VIII изложена методика построения статистических математических моделей (стохастические процессы), дана краткая характеристика наиболее распространенных методов составления статистических моделей и примеры к каждому из них. Поскольку основной целью математического моделирования является оптимизация хими-ко-технологических процессов, заключительная — IX глава содержит некоторые сведения об оптимизации и постановке задач оптимизации, смысл и содержание которых иллюстрируются на конкретных примерах. В приложения включены некоторые таблицы и специальные термины, используемые при разработке статистических моделей. [c.8] Изложение материала предполагает, что студенты уже знакомы с основами гидравлики, термодинамики, тепло- и массопередачи, химической кинетики и вычислительной техники применительно к решению инженерных задач. Математический аппарат учебника соответствует вузовскому курсу высшей математики. [c.8] Особенности математического моделирования как метода обобщающей науки — кибернетики, потребовали при написании данного учебника использовать ряд положений других наук, а также специальных понятий, процедур, методик, сущность которых могла быть изложена лишь кратко вследствие ограниченного объема книги (в каждом таком случае сделана ссылка на литературный источник, где рассматриваемый вопрос освещен более полно). [c.8] Огромный рост количества информации мог бы существенно затруднить дальнейшее развитие человеческого познания, если бы вместе с расширением и углублением наук не проявлялись тенденции к их синтезу, не создавались новые возможности передачи и обработки информации. Процессы синтеза знаний, с одной стороны, и автоматизация умственной деятельности, с другой стороны, приводят к быстрому развитию обобщающих наук и появлению новых (например, теория подобия, кибернетика). В создании обобщающих наук большую роль играют математика и примыкающие к ней полностью или частично математизированные науки и отдельные дисциплины. [c.9] Значение математики и аналитических методов в общей системе научных исследований все возрастает. Сейчас невозможно найти область науки, техники и жизни вообще, куда бы не проникали математика и аналитические методы исследований. Реальные факты убедительно показывают положительную сторону такого проникновения. И все самые высокие оценки нисколько не преувеличивают значения математики. [c.9] Вернуться к основной статье