ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математические модели типовых технологических процессов как основа автоматизированного проектирования химических производств из "Математические основы автоматизированного проектирования химических производств" Исходной базой для разработки модулей любых иерархических уровней точности и общности, соответствующих различным элементам ХТС, при автоматизированном проектировании химических производств являются математические модели типовых, технологических процессов. Если известна математическая модель типового процесса, то для получения соответствующих модулей нео б-ходимо эквивалентно преобразовать данные уравнения математического описания в виде некоторой матрицы преобразования Или нелинейной операторной формы, используя методы линеаризации и теории приближения функций. Однако для этой цели в настоящее время наиболее широко применяют методы планирования эксперимента на СЛОЖНОЙ математической модели элемента ХТС, а также методы аппроксимации непрерывных процессов с распределенными параметрами дискретными процессами с сосредоточенными параметрами. [c.63] Построение любой математической модели начинают с составления формализованного описания процессов, происходящих в объекте моделирования. При разработке формализованного описания используют блочный принцип, согласно которому математическое описание объекта в целом получают как совокупность математических описаний отдельных элементарных процессов, протекающих в объекте моделирования. [c.64] Вначале исследуют гидродинамическую модель процесса как основу структуры математического описания. Далее изучают кинетику химических реакций, процессов массо- п теплопередачи с учетом гидродинамических условий найденной модели и составляют математическое описание каждого из этих процессов. Заключительным этапом в данном случае является объединение всех исследованных элементарных процессов (блоков) в единую систему уравнений математического описания объекта моделирования. Достоинство блочного принципа построения математического описания заключается в том, что его можно использовать на стадии проектирования объекта, когда окончательный вариант аппаратурного оформления еще неизвестен. [c.64] После того, как на основе блочного принципа разработана полная математическая модель типового процесса химической технологии, на экспериментальной или промышленной установке проверяют адекватность по лученной модели, осуществляя в случае необходимости требуемую коррекцию исходных параметров уравнений математического описания. [c.64] В данном параграфе приводятся математические описания стационарных режимов некоторых типовых процессов химической технологии жидкофазных реакционных процессов в проточных реакторах с мешалками тепловых процессов процессов ректификации бинарных и многокомпонентных смесей в тарельчатых колон-нах процессов физической абсорбции и хемосорбции в насадочных колоннах. [c.64] Математическое описание жидкофазных реакционных процессов в проточных реакторах с мешалками. Такие аппараты являются одними из самых распространенных типов реакторов в химической промышленности. Протекающие в них процессы характеризуются совокупностью химических, гидродинамических, массообменных и тепловых процессов. [c.64] Особый интерес с точки зрения экономики и простоты управления представляют реакторы непрерывного действия (проточные реакторы). Схема типового проточного реактора с мешалкой и теплообменным устройствами показана на рис. П-8. [c.65] Основными переменными, характеризующими материальные и энергетические потоки реакционного процесса в яроточном реакторе с мешалкой, являются о.о — объемный расход входного потока, содержащего -ый компонент Си —концентрация 1-го компонента во входном потоке ti o ii,о — температура входного потока Шо Vi объемный расход хладагента /ю —температура хладагента на входе Ит — объемный расход теплоносителя то — температура теплоносителя на входе Qnp — скорость подвода тепла (вхрдные переменные) о —объемный расход реакционной массы С/— концентрация -го компонента в выходном потоке V, /г — температура реакционной массы h — температура хладагента на выходе It—температура теплоносителя на выходе Qot — скорость оттока тепла в окружающую среду (выходные переменные). [c.65] Константы, характеризующие кинетику реакций, физико-химические свойства реагентов, хладагента, теплоносителя к —константа скорости реакции прн данной температуре Е — энергия активации. реакции п — порядок реакции Ср — удельная теплоемкость р — плотность. [c.65] Параметры оборудования Vr —объем реакционной массы в реакторе i —площадь теплообмена Кг —общий коэффициент теплопередачи от реакционной смеси к тепловому агенту через поверхность теплообмена. [c.65] Эффективность работы реактора характеризуется его производительностью и выходом целевого продукта. Производительность реактора определяется скоростью реакционного процесса, которая в свою очередь является функцией кинетики протекающей реакции и структуры потоков в реакторе. [c.65] В одностадийной химической реакции концентрация любого из компонентов, участвующих в реакции, однозначно определяет концентрацию всех остальных. В случае сложных (многостадийных) химических реакций для однозначного определения состава реагирующей смеси необходимо задание концентрации ключевых компонентов. [c.65] Математическое описание работы проточного химического реактора с мешалкой базируется на законах сохраиения вещества и энергии. [c.65] Рассмотрим математическое описание статики проточного политропического реактора идеального перемещивания. Отличительной особенностью проточного политропического реактора является теплообмен между реакционной массой и тепловым агентом с целью поглощения выделяющегося в результате реакции тепла или подвода тепла для интенсификации реакционного процесса. [c.66] При разработке математического описания используют следующие основные допущения а) режим идеального перемешивания реакционной массы б) режим идеального перемешивания хладагента в рубашке в) режим идеального вытеснения теплоносителя в змеевике г) постоянство объема реакционной массы в реакторе д) постоянство расходов реакционной смеси, хладагента, теплоносителя. [c.66] Уравнения (II, 14) и (II, 15) составлены для общего случая, когда одновременно работают рубашка и змеевик. Бели рубашка охлаждает, а змеевик нагревает реакционную массу, соответствующие члены в уравнениях имеют разные знаки. В конкретных случаях возможно исключение того или иного члена. [c.67] Статические характеристики вида j=/i( У,, i, г), U— 2(Уг, Vi, tx, U) и другие можно найти непосредственно из балансных соотношений для стационарного С01СТ0Я НИЯ реактора. Частным случаем политропического реактора является изотермический реактор. [c.67] Математическое описание статики проточного изотермического реактора идеального перемешивания для некоторых типовых Х)ими-ческих реакций приведено в табл. П-5. [c.67] О —вход ст —стенка реактора т — теплоноситель х —хладагент / —реактор 5 — стационарное значение параметра. [c.70] Математическое описание тепловых процессов. Принципиальные схемы теплового процесса показаны на рис. П-9, а. [c.70] Вернуться к основной статье