ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы расчета отдельных агрегатов при помощи вычислительных машин из "Проектирование химико-технологических процессов методами системотехники" На рис. ХПЫ показаны этапы первоначальной оценки и расчета действующего химического производства. Блок-диаграмма изображает этот процесс в виде цепи с обратной связью, и есть все основания считать, что так оно и происходит. [c.170] Сначала руководство фирмы собирает соответствующие сведения о сбыте и исследованиях в данной области, затем они оцениваются с точки зрения замыслов и намерений компании. После этого открывающиеся перспективы должны быть переведены силами инженеров на язык химических реакций и схем производства, из которых отбираются наиболее подходящие. Затем выполняются проект цеха и экономический анализ для каждой предполагаемой схемы производства, в результате чего устанавливается их экономическая эффективность. Детальность расчетов зависит от желаемой степени определенности ответов, которые должны быть получены. [c.171] В конце концов сведения о доходе и ценах по всем схемам производства сравниваются для выявления наиболее экономичной схемы. Полученные данные по линии обратной связи возвращаются снова в блок первоначального анализа. Здесь нужно принять решение работать ли над, вероятно, наиболее экономичной схемой или же попытаться отыскать другое, более удачное решение, основываясь на современных научных данных и торговой конъюнктуре. [c.171] Таким образом, получена система с экономической обратной связью. Действительно, если бы можно было каждую выполненную стадию свести к математическим выражениям, то они подчинялись бы законам обратной связи, рассмотренным в предыдущих главах. [c.171] Выполнение оптимального технологического проекта могут значительно облегчить вычислительные машины. Законы статистики и принципы обратной связи можно использовать для определения методов выбора условий реакции или основ расчета. Кроме того, при помощи вычислительных машин можно механизировать выбор этих вариантов, а также произвести огромное количество расчетов, необходимых для их выполнения. Только таким путем мы можем осуществить многочисленные повторные вычисления, нужные для обеспечения оптимальности расчета и рабочих условий. [c.172] Заштрихованные области рис. ХПЫ, а также рис. ХП1-2 иллюстрируют два возможных метода проведения повторных расчетов цеха. В соответствии с методикой, изображенной на рис. Х1П-1, сначала выполняется только один возможный расчет каждого технологического агрегата. Следуя этой методике, рассчитываются необходимые капитальные затраты и расходы на обслуживание для пробного проекта. Затем пересчитываются экономические показатели, что незначительно изменяет расчет. Два первых варианта сравниваются и для третьего пробного варианта определяется направление, в котором нужно вести расчет, чтобы достигнуть снижения затрат. [c.172] Эта процедура повторяется до тех пор, пока не будут определены минимальные финансовые затраты. Для упрощения выбора пробных вариантов желательно пользоваться статистическими методами направленного поиска . При их помощи выбор новых вариантов может быть механизирован так, что каждый новый пробный расчет приводит только к снижению стоимости цеха . [c.172] Этим методом оптимальный вариант цеха рассчитывается перебором наименьшего числа вариантов и, следовательно, с минимальной затратой машинного времени. Однако эффективное использование данного метода требует наличия программ для расчета каждого агрегата на каждой стадии итерации. При современных методах программирования для вычислительных машин и емкости их памяти это пока еще невозможно. Однако нет причин сомневаться в практической осуществимости указанного метода. [c.172] В литературе имеются серьезные работы, посвященные разбору проблемы в целом и ее отдельных частей. Из них особенно заслуживают внимания последние статьи Берга, Келлета с сотр.з- Керна=, ТаборекаЭ- о. Некоторые нз новейших методов оптимизации, основанные на вариационном исчислении , открывают большие возможности, если они могут быть использованы для расчета общего случая. Эти методы находят широкое применение для расчета реакторов и типовых процессов . [c.173] Запрограммированные для вычислительных машин методы расчета существуют почти для всех типовых технологических процессов. Кроме того, имеются стандартные методы расчета технологических трубопроводов и конструктивных элементов аппаратуры. Как нетрудно заметить, из типовых процессов основное внимание уделяется ректификации. Описаны также методы расчета теплообменников химических реакторов - в систем трубопроводов - конструктивных элементов , а также сушилок . Комитет машинных расчетов Американского института инженеров-химиков (AI hE) опубликовал список программ, каждую из которых, проявив достаточную заинтересованность, можно получить . [c.174] Для того чтобы с успехом пользоваться методикой расчета любого технологического процесса, необходимо знать физические и термодинамические свойства применяемых в заданных условиях материалов. Благодаря работе Гамбилла и других по выяснению эмпирических и точных математических зависимостей для изменяющихся физических свойств, многие из них можно просто привести в обычную для машинных расчетов форму. Комитет машинных расчетов AI hE старается привлечь к этой работе всеобщее внимание . [c.174] Вследствие того что процессам ректификации уделяется в литературе особое внимание (это является отражением их важной роли в химической промышленности), они заслуживают специального рассмотрения. Расчет ректификационных колонн 2 — одна из первых областей химической техники, где были применены цифровые вычислительные машины они продолжают пользоваться здесь популярностью . Сочетание большой сложности и широкого выбора возможных рабочих условий делает, в частности, эту область весьма подходящей для применения машинных методов расчета. [c.174] Алгебраическое решение, а также решение тепловых и материальных балансов по высоте колонны и по ее частям представляют собой наиболее общий подход к расчету процесса ректификации, Для полного решения полученных уравнений данных обычно недостаточно. Поэтому программы такого типа решаются методом проб и ошибок. [c.174] Безуспешные попытки рассчитать самые сложные и, вероятно, наиболее важные проекты, с одной стороны, и наличие крупных и быстродействующих вычислительных машин, с другой, привели к развитию методов дифференциальных уравнений или подходу к проблеме с точки зрения неустановившихся режи- мовзо. 31 Эквивалентным является метод определения переходного режима колонны от момента ее запуска до достижения состояния равновесия з решением системы конечноразностных уравнений (по одному для каждой тарелки колонны). Стационарный результат представляет собой условие работы колонны, необходимое для расчета. Несмотря на громоздкость, этот метод может с успехом применяться во многих случаях, которые невозможно решить ни одним из алгебраических методов путем последовательного приближения. [c.175] Программы расчетов химических реакторов при помощи вычислительных машин позволяют найти оптимальные профили температуры и состава в трубчатых реакторах - з, 54 аналогичным же образом определить наилучшие температурно-временные зависимости для периодически действующих реакторов. Также хорошо разработаны методы вычисления оптимальной высоты стационарного слоя катализатора в реакторах 5. Однако встречаются трудности при расчете реакторов полимеризации, а также в иных случаях, когда имеются лишь неполные данные о характере перемешивания. [c.175] Положение еще более усложняется, поскольку под руками всегда имеются так называемые стандартные конструкции технологического оборудования, которые приближаются по своим показателям к рассматриваемой нагрузке. Вследствие того что они изготавливаются в большом количестве, стоимость их обычно ниже, чем у специально разработанных конструкций. На рис. Х1П-3 характеристики специальных конструкций представлены в виде точек над жирной ломаной, а стандартных конструкций— под ней. [c.176] Поскольку удачный выбор на кривой стоимость — нагрузка нельзя сделать, результат следует перенести с обычно гладкой кривой общей стоимости, часто приводимой в учебниках (сплошные линии на рис. ХП1-4), на ломаную линию (штриховые линии на рис. XI 1-4). Кривая капитальных затрат, без сомнения, является ступенчатой стоимость вспомогательных услуг также может изменяться в зависимости от их объема, что приводит к дальнейшему усложнению характера кривой. [c.176] Вернуться к основной статье