ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы расчета оптимальных параметров проведения процессов из "Основы химической технологии" Пусть экономическим критерием оптимизации является себестоимость продукта В. При малых степенях превращения А(Хд- -0) себестоимость В будет велика из-за высоких затрат на сырье (если непрореагировавщий компонент А не используется). При высоких значениях Хд- а необходимо обеспечить большую продолжительность протекания реакции т. В пределе для достижения равновесной степени превращения Ха г— оо. Это неизбежно приводит к высоким затратам на создание реакторов большой емкости и их обслуживание, и себестоимость продукта В будет опять высокой. Из этих рассуждений очевидно, что существует оптимальная степень превращения аопт Ха, при которой себестоимость В будет минимальна (рис. 4.18). В этом случае Ха является оптимизирующим параметром. Для наиболее экономичного достижения Ха опт необходимо правильно выбрать температуру проведения процесса Топт, при которой процесс будет протекать с максимальной скоростью и. Скорость процесса становится критерием оптимизации, а оптимизирующим параметром — температура (рис. 4.19). [c.68] Критерий оптимизации, который записывается в виде функции параметров, воздействующих на процесс, называют целевой функцией. В число таких параметров входят и оптимизирующие факторы. Математически задача оптимизации — это определение (или расчет) таких значений оптимизирующих факторов, при которых целевая функция достигает экстремума (максимума или минимума). Такие значения оптимизирующих факторов называют оптимальными. Существует несколько методов определения оптимальных значений параметров. Простейшим из них является аналитический, принцип которого заключается в том, что после необходимых преобразований целевую функцию дифференцируют по оптимизирующему параметру и находят его значение из условия равенства производной нулю. [c.69] Решениями системы будут значения у1, опт, У2, от. Уз, опт,. ., которые в совокупности определяют оптимальный режим технологического процесса. [c.69] Подставляя значения Тот для соответствующих концентраций в уравнение (4.42), строят линию оптимальных температур в координатах О — Т. [c.70] Из уравнения (4.42) следует, что при Ха- 0 Тот- °°. Поэтому для малых степеней превращения вводят ограничения Тот = Г акс. [c.70] Как отмечалось выше, начальная концентрация реагирующих веществ существенно влияет на скорость процесса и другие показатели. Для простых необратимых и обратимых реакций технологи стремятся увеличить начальную концентрацию реагента. Однако, когда смесь состоит из двух реагентов, повышение концентрации одного из них неизбежно вызовет снижение концентрации другого. При предельной концентрации (О и 100%) любого из компонентов скорость реакции равна нулю. Значит между этими пределами должны существовать оптимальные концентрации или оптимальное соотношение концентраций реагентов, при котором скорость процесса становится максимальной. [c.70] Аналогично решаются задачи нахождения оптимального времени для последовательных реакций, при котором обеспечивается максимальный выход целевого продукта, и оптимального давления при проведении газофазных реакций, протекающих с увеличением объема. [c.71] Рассмотренные основные закономерности протекания гомогенных процессов применимы и для анализа гетерогенных процессов, протекающих в условиях отсутствия диффузионных торможений, т. е. для кинетической области. В то же время в промышленных условиях большинство гетерогенных процессов протекает при существенном влиянии процессов массопереноса (диффузионных процессов) на общую (наблюдаемую) скорость ХТП. Основные закономерности протекания гетерогенных процессов, влияние параметров технологического режима на скорость массопереноса и на общую скорость процесса рассмотрены в следующей главе. Следует отметить, что эти закономерности, как и приведенные выше, справедливы для ХТП, проводимых в замкнутом объеме, в отличие от процессов, в которых реакция осуществляется в потоке. [c.71] Вернуться к основной статье