ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Задачи математического моделирования из "Химическое формование полимеров" Химическое, или реакциоиное, формование (РФ) изделии позволяет получать массивные полуфабрикаты простой ( рмы (в виде прямоугольных плит, цилиндрических блоков, трубчатых изделий, оболочек) и детали сложной конфигурации. Технологический процесс получения таких изделий довольно сложен, поскольку включает большое число различных химических н физико-химических стадий. При его реализации в промышленных масштабах, как и для любого химического процесса, возникает задача проектирования установки и установления регулируемых параметров процесса. При этом, как обычно, должна решаться центральная проблема — перенос данных лабораторных исследований на совершенно иной масштаб. Здесь можно идти традиционным путем, переходя постепенно от лабораторных образцов массой в десятки граммов к промышленным изделиям массой в сотни килограммов (масштаб увеличения 1 10 000). Это долгий и дорогостоящип путь, поэтому желательно преодолеть промежуточные этапы и достичь конечного результата более быстрым способом. [c.26] Естественно, что таким способом не может быть использование критериев подобия, поскольку для РФ, как и для других химико-технологических процессов, характерны нелинейные явления, приводящие к несовместимости условий подобия по геометрическим, химическим и теплофизическим критериям. [c.26] Такой подход, если довести его до логического конца, позволяет достичь двух основных целей во-первых, оптимизировать технологический процесс, с тем чтобы в пределах возможного обеспечить максимальную производительность, и, во-вторых, гарантировать требуемый уровень качества конечных изделий. [c.27] Для создания детерминированной математической модели процесса требуется правильно представлять основные составляющие его стадии. При этом всегда существует внутреннее противоречие, заключающееся в том, что, с одной стороны, желательно как можно подробнее, полнее и точнее описать все элементы процесса, а с другой, чем глубже детализация, тем больших затрат сил, времени и средств она требует и тем более бессмысленной (с точки зрения конечного результата) станов1Ит-ся. Выбор оптимального варианта или разумного баланса определяется конечной целью и иногда не имеет однозначного решения, поэтому при создании математической модели технологического процесса всегда остается место творческому подходу и интуиции, т. е., как и в любом серьезном деле, успех определяется союзом науки (расчета) и искусства (опыта и качественных оценок). [c.27] Рассмотрение этих стадий позволяет выявить ряд проблем, как вполне тривиальных, решаемых обычными инженерными методами, так и общих физико-химических, требующих отдельного анализа. К числу обычных технических задач относятся I и до некоторой степени II и III стадии процесса, хотя они тоже требуют обоснованного расчета. Но, начиная со стадии IV, возникают задачи, специфические для процесса химического формования. Так, для стадии IV новой задачей, практически не рассматривавшейся в химической технологии, оказывается течение жидкости с переменными реологическими свойства Ми при этом возникает проблема оценки изменения молекулярных характеристик реагирующей жидкости в неоднородном гидродинамическом поле. [c.28] Для стадии V необходимо рассмотреть макрокинетическую задачу полимеризации в неизотермических условиях. Здесь в наиболее полной мере должен быть реализован кинетический метод описания процесса полимеризации. Существенно также, что в очень многих случаях полимеризация сопровождается кристаллизацией образующегося продукта, что приводит к существенному усложнению наблюдаемого процесса, и соответственно его количественного описания. [c.28] Для стадии VI решающим фактором оказывается аналиэ внутренних (или остаточных) напряжений, возникающих при неоднородном охлаждении и термообработке готовых изделий. [c.28] Таким образом, именно стадии IV—VI должны стать предметом математического моделирования, специфического для процесса химического формования. [c.28] Следует подчеркнуть, что во всех этих случаях должны рассматриваться совмещенные явления, а именно для стадии IV — гидродинамика, кинетика полимеризации и реологические изменения, вызываемые химической реакцией для V — кинетика полимеризации, кинетика кристаллизации и теплофизическая задача для VI — термомеханическая задача совместно с кинетикой кристаллизации. При построении математической модели необходимо совместное решение системы уравнений, описывающих перечисленные явления и связанных между собой. [c.28] Вернуться к основной статье