Исследование физико-химических моделей технологических процессов

Одним из приемов системного анализа процессов химической технологии является структурное (топологическое) представление объекта исследования. Излагаемые в монографии принцип декомпозиции сложной системы на ряд взаимосвязанных подсистем, блоков и элементов, эвристические алгоритмы перевода физикохимической информации на язык топологических структур, понятие операционной причинности эффектов и явлений, правила распределения знаков на связах элементов, формально-логичес-кие приемы совмещения эффектов различной физико-химической природы в локальном объеме аппарата, правила объединения отдельных блоков и элементов в единую связную топологическую структуру системы — все эти приемы и методы в целом составляют единую методологию построения математической модели химико-технологического процесса в виде так называемых диаграмм связи. [c.4]

ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ [c.122]

Характер технологических задач, решаемых на каждой иерархической ступени химического предприятия, определяет вид математической модели, используемой для исследования функционирования этих ступеней. Наиболее подготовлены к математическому моделированию элементы ХТС, для моделирования которых используют нелинейные интегро-дифференциальные уравнения, отражающие физико-химическую сущность технологического процесса. [c.18]

Какие именно модули выбираются для моделирования отдельных элементов, зависит от поставленных целей исследования системы, глубины понимания физико-химических основ технологических процессов и точности исходных данных. Основой для разработки подпрограммы математических моделей элементов ХТС по модульному принципу является библиотека стандартных программ математических моделей типовых технологических операторов и операторная схема системы. [c.327]

Отсутствие действующего объекта управления фактически предопределяет построение математической модели технологического процесса или аппарата аналитическим методом. Параметр а находится в результате решения экстремальной задачи (1-5) входящие в функцию Ф сигналы ж , 2 снимаются на лабораторных и пилотных установках во время проведения на них экспериментов по исследованию физико-химических процессов, имеющих место в объекте. Математическая модель ТП часто имеет вид (1-1)—(1-3), а иногда содержит уравнения в частных производных. [c.42]

Совершенствование средств вычислительной техники позволило качественно по-новому подойти к исследованию объектов химической технологии. Развитие же методов математического моделирования и системного анализа позволило изменить также методологию исследования диффузионных процессов, происходящих в аппарате, что нашло выражение в раскрытии причинно-следственных связей явлений через уровни иерархической структуры аппарата и производства в целом. Технологический процесс анализируют, начиная с оценки протекающих в нем физико-химических явлений до интегральных оценок с учетом взаимосвязей между отдельными уровнями. Полученное в такой форме описание характеризует наиболее общие признаки процесса и может рассматриваться как математическая модель процесса. Наложение начальных и граничных условий сужает задачу, ограничивая ее конкретными условиями протекания процесса в некотором аппарате. [c.7]

Обычно анализ физико-химических эффектов сложного технологического процесса проводят по следующей схеме. На первой стадии исследования осуществляют качественный анализ структуры процесса, в результате которого выделяют основные физикохимические эффекты и взаимосвязи между ними. После этого строится модель, которая в дальнейшем проверяется на адекватность процессу. [c.118]

Машинная реализация модели, которая построена на основе обобщенного математического описания, является крайне сложной задачей. Поэтому обычно идут по пути упрощения исходной системы уравнений. Первый этап упрощения математического описания определяется назначением модели и целью последующего моделирования. На этом этапе выделяют наиболее важные физико-химические процессы, анализ которых более актуален. Следующим этапом является оценка различных факторов, влияющих на выделенные физико-химические процессы. При этом используют количественные данные и качественные априорные сведения о технологическом процессе. Такие сведения получают в результате экспериментальных измерений на действующих агрегатах, лабораторных исследований и физического моделирования. [c.127]

Рассмотренные в главе задачи показывают, что для достаточно простых технологических процессов и целей исследования обычно не акцентируют внимание на качественном этапе системного анализа. В этом случае используют модели в точной формулировке. В более сложных случаях роль качественной информации возрастает. Для формализации таких сведений эффективным является подход нечетких множеств. Отметим, что классификация технологических процессов на простые и сложные является нечеткой, в основе которой лежит общий уровень знаний о конкретной технологии, степень сложности взаимосвязей между различными физико-химическими эффектами, квалификация исследователя и другие. Поэтому такая классификация не имеет строгого количественного выражения. [c.155]

На основе методов статистической физики в книге описаны явления переноса в типовых процессах химической технологии. Эти методы используются при исследовании статики химико-технологических процессов, рассмотрении отдельных явлений переноса (например, диффузии, теплопроводности), построении моделей ряда процессов (абсорбция, адсорбция, десорбция, кристаллизация и т. д.). [c.2]

Требуемая точность математической модели для каждого элемента на начальной стадии проектирования не известна, поэтому целесообразно начать исследование с простых модулей и получить приближенное решение. Разработка более точных модулей, необходимых для отдельных элементов, зависит от имеющихся исходных данных, окончательной цели проектирования ХТС и чистоты использования (степени применимости) модуля при проектировании различных ХТС. Иногда физико-химические данные о технологических процессах настолько неточны, что создание точных модулей вообще не имеет смысла. Модули, которые часто используются при проектировании различных ХТС, должны быть построены таким образом, чтобы вычислительные операции при их моделировании занимали минимальное машинное время. [c.111]

Лабораторное исследование является весьма важной, хотя и не наиболее трудоемкой и дорогостоящей частью работы. Экспериментальные работы обычно начинают с анализа сырья, затем изучают химическую сущность процесса и качество получаемой продукции, устанавливают оптимальные физико-химические условия процесса и составляют его технологические схемы, определяют расходные коэффициенты, выход и состав продуктов в целом и на отдельных стадиях процесса определяют также скорость и интенсивность процессов. Во многих случаях проводят специальные исследования стойкости выбранных конструкционных материалов в изучаемых средах, а также конструируют и испытывают модели аппаратов, намечаемых к использованию в разрабатываемом процессе. [c.809]

Методы химической технологии. Каков ход исследования при решении задачи создания нового химического производства Опираясь на законы физики, химии и конкретные данные о соответствующих реакциях, исследователь изучает их в лаборатории. Целью исследования на первом этапе является глубокое изучение свойств веществ, участвующих в реакциях, и самих реакций — равновесия и кинетики. С особым вниманием исследователь относится к изучению течения реакций при условиях, близких к намеченным для производства. Сначала проводятся опыты в обычной лабораторной аппаратуре, а затем, с целью приближения к промышленным условиям, в модельной аппаратуре. Модели — это аппараты, уменьшенные и упрощенные по сравнению с промышленными. Опыты на модельных аппаратах позволяют подойти к проектированию. Сначала проектируется и строится полупромышленная установка. На основе опыта ее работы уточняются условия ведения реакций, конструкции аппаратов, определяются показатели процесса (выход продукта, расход энергии, стойкость конструкционных материалов и другие). Если процесс сложен, то строится сначала опытная промышленная установка, снабженная всем необходимым для проведения испытаний, а затем уже сооружаются промышленные установки. Таков путь создания технологических процессов и их совершенствования. [c.10]

Рассмотренные виды математических моделей решают задачу идентификации газопромысловых объектов, т. е. определяют основные статистические и динамические характеристики на основе газогидродинамических и физико-химических исследований, используя при этом накопленную ранее информацию или результаты проведенных экспериментов. Однако во многих практических случаях объекты газопромысловой технологии изменяют свои характеристики во времени и мера адекватности будет различной для моделей, построенных по данным эксплуатации объекта или специального эксперимента, полученным в различное время. Изменение свойств объекта во многих случаях можно объяснить известными технологическими и другими изменениями, происходящими во времени в объекте в процессе его функционирования. [c.77]

Получение научно обоснованных результатов исследований при решенпи задач проектирования и эксплуатации ХТС возможно только при наличии их математических моделей, которые должны отражать как технологические связи между аппаратами и физико-химическую сущность технологических процессов, так и экономические критерии функционирования существующих химических производств. Методологической основой моделирования ХТС является системный анализ. [c.10]

Под моделированием физико-химического процесса понимается его осуществление и исследование при помощи специально созданного для этой цели устройства — модели. Такая формулировка уже философского определения, по которому любой образ объекта, как мысленный, знаковый, так и вещественный, считается моделью. Например, слово реактор можно рассматривать как некоторую модель технического аппарата. Понятно, что такое гпирокое определение сводит любую деятельность к моделированию, и этот термин становится бессмысленным. Поэтому в технике следует считать моделью устройство для получения новых сведений о процессе. С этой целью можно различать знаковый образ процесса (математическое описание, чертеж технологической схемы) и модель — устройство для изучения процесса (ЭВМ для расчетов по алгоритму, в котором использовано математическое описание опытная установка). Обычно в технической литературе это различие не требует пояснений, независимо от применяемой терминологии. [c.8]

В химической технологии эксперименты могут проводиться на нескольких уровнях, а именно а) лабораторные исследования, целью которых является определение физико-химических характеристик процесса (явления), свойств веществ и соединений, отработка теоретических предположений б) исследования на опытных установках с целью выбора типов аппаратов, разработка технологического регламента, изучения диналшки объекта (выбора каналов управления) в) исследования на промышленных установках с целью оптимизации технологических и конструкционных параметров объекта, совершенствования технологии и оборудования г) исследования на математических моделях с целью выбора оптимальных условий эксплуатации, процесса, отработки алгоритмов управления, выбора связей между отдельными частями системы и т. д. [c.56]

Технология переработки начала развиваться как самостоятельная область науки после завершения целого ряда фундаментальных исследований по физике и механике полимеров. Особое зиачение развитие теоретических основ переработки полимеров приобретает в настоящее время в связи с ростом производства пластмасс. Переработка пластмасс в изделия — трудоемкий процесс и чтобы в ближайшие годы обеспечить резкое повышение выпуска изделий из пластмасс без увеличения численности занятых в этой отрасли рабочих, необходимо разрабатывать принципиально новые технологические процессы, автоматические линии и переводить их на управление с использованием ЭВМ. Перевод технологии на автоматизированное управление (АСУТП) потребует создания математических моделей, учитывающих весь комплекс протекающих физико-химических процессов. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология