ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимальный синтез химико-технологических схем из "Оптимизация химико-технологических процессов" При создании новых химико-технологических схем всегда Стремились к построению эффективных и экономичных систем. Однако эту задачу решали на основе интуиции и опыта, другими словами, на основе ряда простых эвристических правил, найденных эмпирически. В качестве примера приведем некоторые эвристические правила построения реакторных схем. [c.187] МИСС между увеличением степени превращения и ростом капитальных и энергетических затрат. [c.188] Задача синтеза ХТС может быть сформулирована следующим образом. Пусть известны сходные вещества (1 = 1, р) и вещества К , (/ = 1, т), которые требуется получить, а также имеется набор из N аппаратов, или блоков (реакторы, ректификационные колонны, теплообменники, блоки механического деления и смешения потоков и др.). Требуется выбрать и соединить N, М N) блоков таким образом, чтобы получить заданные количества целевых продуктов VI, 1= т), обеспечив минимум приведенных затрат на построение схемы (или максимум прибыли). Ясно, что число возможных вариантов схем огромно и задача синтеза схемы сводится к сложной комбинаторной задаче определения наилучшей схемы из огромного числа возможных. [c.189] Введем понятие элементарного блока синтеза (ЭБС). Простейшим ЭБС является аппарат. Но ЭБС может состоять и из нескольких аппаратов (блоков) с заданной структурой потоков между ними тогда задача синтеза схемы сводится к определению связей между ЭБС, внутри же каждого из них связи остаются неизменными. Примеры ЭБС будут приведены ниже. Ясно, что, чем больше аппаратов из N возможных заключены в ЭБС, тем меньше вариантов возможных схем, тем проще задача синтеза. В дальнейшем для простоты изложения часто будем говорить блок , подразумевая элементарный блок синтеза. [c.189] В отличие от структурных переменных а, которые в данном случае являются дискретными, поисковые переменные будем называть технологическими, поскольку в качестве и используются обычно температуры, давления, расходы и конструктивные параметры. Как правило, это непрерывные переменные, хотя по условиям задачи некоторые из конструктивных параметров могут принимать только дискретные значения (например, в соответствии с ГОСТ, длины и диаметры труб теплообменников могут принимать только дискретный ряд значений). [c.190] Задача (VI, 5) относится к многоразмерным дискретно-непрерыв-ным экстремальным задачам, методы решения которых еще не получили такого развития, как в случае непрерывных экстремальных задач. Остановимся на математических методах, которые используются для решения задач синтеза. [c.190] Методы дискретной математики [120] (целочисленное линейное программирование, методы поиска на дереве решений [121, с. 82], в том числе методы ветвей и границ [120, с. 213] и др.), использование которых обусловлено комбинаторным характером проблемы. [c.190] Методы поиска глобального экстремума [12, с. 491—535]. При оптимизации систем фиксированной структуры обычно используются локальные методы поиска, поскольку при этом либо известно хорошее начальное приближение, либо задача носит одноэкстремальный характер. Задачи же синтеза часто имеют многоэкстремальный характер, что существенно усложняет их решение [122] и приводит к необходимости применения методов глобальной оптимизации. [c.190] Метод закрепления. Коротко он был рассмотрен в гл. V применительно к задаче оптимизации схем фиксированной структуры с непрерывными переменными, однако, он имеет силу и для решения задач синтеза. Действительно, рассмотрим схему, приведенную на рис. 22. Под отдельным блоком этой схемы будем понимать какую-либо подсхему. Закрепим все входные и выходные переменные блоков этой схемы. Поскольку при этом ликвидируется взаимное влияние блоков, улучшение структуры подсхемы относительно локального критерия не будет противоречить глобальному критерию. [c.191] Сложность задач синтеза требует максимального использования специфики при решении каждой отдельной задачи. В связи с этим получили большое развитие методы синтеза гомогенных схем, т. е. схем, состоящих из однородных аппаратов примером могут служить теплообменные системы (ТС) [46, с. 257—308], системы разделения [125], Рассмотрим методы синтеза как гетерогенных систем, т. е. схем состоящих из разнотипных аппаратов, так и гомогенных систем. [c.191] Вернуться к основной статье