ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ известных методов расчета из "Основы конструирования и проектирования промышленных аппаратов" Почти все технологические схемы для производства жидких или газообразных продуктов включают многостадийные операции разделения. Поэтому усилия многих исследователей направлены на разработку новых и усовершенствование существующих методов математического моделирования в этой области технологии. [c.233] Традиционно для разделения многокомпонентных смесей применяют схемы с последовательным расположением оборудования (рис. 5.1), что обусловлено их простотой и надежностью работы. Однако возросшие требования к производству (использование энергетически оптимальных схем разделения) и потребности в новых продуктах, являющихся компонентами сложных смесей (близкокипящие смеси, смеси с наличием азеотропных точек и т. п.), делают необходимым в настоящее время применение в промышленности как схем с многократным использованием массовых разделяющих агентов, так и схем сложного разделения, в которых расположение оборудования делает возможными операции разделения, и система колонн и вспомогательного оборудования должна рассматриваться как единое целое. [c.233] Появление в 1950-е годы первых цифровых вычислительных машин и языков профаммирования, типа Форфан, сделало возможным разработку профамм для итерационного решения систем нелинейных уравнений, описывающих материальные, энергетические и равновесные соотношения простых многокомпонентных многостадийных операций разделения. [c.236] Эти офаничения в основном были преодолены за счет применения алгоритмов одновременного решения всех уравнений с использованием итерационных методов линеаризации Ньютона, которые фуппировали уравнения по ступеням контакта. [c.236] Однако, когда система разделения имеет множественные обратные рецикловые потоки и/или разделяемая смесь сильно неидеальна, последовательно-итерационные методы расчета сходятся медленно или вообще не работают без некоторой форсирующей стадии. Это обусловило необходимость разработки таких методов, которые обеспечивали бы сходимость для всех колонн взаимосвязанной системы. Обзор этих методов приведен в табл. 5.1. [c.237] Как видно из таблицы, больщинство методов одновременно решают систему нелинейных уравнений математического описания взаимосвязанных колонн разделения. Однако некоторые процедуры расчета в отдельности обеспечивают одновременную сходимость системы общим 0-методом. При этом, если колонны рассчитывают отдельно, для обеспечения общей сходимости применяют методы разрывных уравнений, блочной релаксации и/или одновременной коррекции. Сходимость достигается использованием комбинации метода релаксации или демпфирующего фактора с методом Ньютона или его модификациями. [c.237] Корреляцию термодинамических свойств для идеальных растворов проводили примерно в половине из приведенных в табл. 5.1 случаев. В некоторых примерах были использованы умеренно неидеальные корреляции, например уравнения Чао-Сидера для углеводородов и легких газовых смесей. Для предсказания коэффициентов активности жидкой фазы использовались также уравнения Ван Лаара, NRTL, Вильсона и т. п. [c.237] Диапазон решаемых задач оптимизации в алгоритмах, приведенных в табл. 5.1, сильно офаничен. Почти во всех без исключения задачах используются последовательно-итерационные методы. [c.237] Приведенные в таблице методы позволяют решить широкий ряд задач для взаимосвязанных систем разделения, в том числе для систем, приведенных на рис. 5.2, однако при этом авторы не выделяют те задачи, для которых предлагаемые ими методы не работают. Общеизвестно, что метод Ньютона и квазиньюто-новские методы могут не сходиться при решении задач разделения из-за сильных неидеальностей температурного профиля или равновесных соотношений. Поэтому в [16] (см. табл. 5.1) предпринята попытка объединить сфатегию блочной релаксации с методом Ньютона для увеличения области сходимости, что однако не позволило решить все проблемы. [c.237] Ректификационная колонна с отпарной стриппинг-секцией (см. рис. [c.241] Экстрактивная ректификационная колонна с восстановлением растворителя ректификацией (см. рис. [c.244] Это обусловливает необходимость разработки устойчивого и эффективного метода решения общей системы взаимосвязанных многостадийных колонн, теплообменников, рабочих устройств и клапанов. Рассмотрению данной проблемы и посвящены следующие разделы главы. [c.245] Вернуться к основной статье