Проектирование на основе моделирования

Проектирование на основе моделирования [c.319]

Сущность автоматизации проектирования [11 состоит в математическом моделировании процессов проектирования, реализуемом с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ), устройств обмена информацией между ЭВМ и проектировщиком пульта оператора, видеотерминала, графопостроителя и т. п. Следовательно, в организационном отношении АСП представляет собой систему человек — машина которая позволяет специалисту получать с помощью ЭВМ различные варианты или один вариант, оптимальный по конкретной задаче проектирования. Основой АСП являются ЭВМ и другие технические средства. Кроме этого, составными частями в АСП входят система подготовки задач проектирования на ЭВМ, библиотеки информационного и математического обеспечения. [c.7]

Во втором издании учебника расширены Основы химической технологии и уменьшено количество описываемых отдельных производств. Особенно усилена расчетная часть курса во всех главах приведены уравнения и графики, необходимые для расчета химико-технологических процессов и реакторов, включен раздел Проектирование и моделирование , даны последовательные элементы расчета аппаратов. [c.4]

С середины 70-х годов уравнения состояния Ван-дер-Ваальсового типа являются основой моделирования фазового состояния и теплофизических свойств газовых, газоконденсатных и нефтяных смесей при проектировании разработки и эксплуатации месторождений природных углеводородов, процессов Промысловой обработки и заводской переработки добываемого сырья. [c.32]

Вначале исследуют гидродинамическую модель процесса как основу структуры математического описания. Далее изучают кинетику химических реакций, процессов массо- и теплопередачи с учетом гидродинамических условий найденной модели и составляют математическое описание каждого из этих процессов. Заключительным этапом в данном случае является объединение описаний всех исследованных элементарных процессов (блоков) в единую систему уравнений математического описания объекта моделирования. Достоинство блочного принципа построения математического описания заключается в том, что его можно использовать на стадии проектирования объекта, когда окончательный вариант аппаратурного оформления еще неизвестен. [c.46]

Описанный выше способ развития процесса на основе теории подобия имеет существенные недостатки. В лучшем случае мы можем рассчитывать на получение в промышленной установке таких же показателей, как и в опытной. Если даже эти показатели являются оптимальными для установки меньшего масштаба, они не обязательно должны быть оптимальными для большего масштаба. Теория подобия не может сформулировать правила определения оптимальных условий работы образца по результатам исследований на модели. Другой недостаток моделирования — необходимость применения небольших промежуточных изменений масштаба при разработке сложных операций и процессов, что не позволяет значительно сократить время доведения технологического процесса до промышленного внедрения. Продолжительные исследования и проектирование могут привести к тому, что продукт устареет к моменту его выпуска. [c.472]

При этом достигается выигрыш по трем направлениям а) становится возможным снизить затраты времени на исследование и конструирование, поскольку моделирование происходит быстрее и оказывается дешевле, чем проведение эксперимента б) определение экономических затрат оказывается более точным, так как процессы проектируются на основе фундаментальных кинетических данных для оптимальных условий работы в) при совершенствовании метода проектирования устраняется чрезмерное увеличение размеров установки, снижаются капитальные затраты, выбираются наилучщие возможные характеристики оборудования и режимов, а также выравнивается качество продукта. [c.14]

Пожалуй, наиболее полной и полезной статьей для читателя, интересующегося основами системотехники, служит статья Филда , посвященная проектированию, моделированию на аналоговых машинах и расчету системы автоматического регулирования pH для агрегата утилизации промышленных отходов. [c.143]

Монография посвящена одной из самых актуальных проблем современной химической технологии — расчету аппаратуры каталитических процессов на основе количественного описания физико-химических явлений в реакторах. В книге подробно рассмотрены теория и методы расчета химических реакторов для контактных процессов, вопросы использования математического моделирования и методов теории подобия при оптимальном проектировании и проектировании конкретных аппаратов для процессов синтеза аммиака, окисления двуокиси серы, каталитического крекинга нефтяных фракций и др. [c.4]

Предлагаемая читателю монография представляет восьмую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Семь предыдущих монографий 1. Основы стратегии, 1976 г. 2. Топологический принцип формализации, 1979 г. 3. Статистические методы идентификации объектов химической технологии, 1982 г. 4. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, 1983 г. 5. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов, 1985 г. 6. Применение метода нечетких множеств, 1986 г. 7. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах анализа химических и биохимических систем, 1987 г.) посвящены отдельным вопросам теории системного анализа химико-технологических процессов и его практического применения для решения конкретных задач моделирования, расчета, проектирования и оптимизации технологических процессов, протекающих в гетерогенных средах в условиях сложной неоднородной гидродинамической обстановки. [c.3]

Моделирование процессов гидрокрекинга с использованием закона распределения продуктов. При моделировании процессов нефтепереработки представляется удобной характеристика нефтяной фракции на основе закона распределения ее компонентов по температуре кипения, числу углеродных атомов или молекулярной массе. Тогда нефтяную фракцию характеризуют не фракционным составом, а параметрами закона распределения. Применение такого подхода рассматривал ось и для моделирования гидрокрекинга [32, 331, однако не учитывалась неизотермичность процесса. Поэтому не представлялось возможным решение задачи оптимального проектирования и определения области устойчивых режимов. Проиллюстрируем ниже применение закона распределения для моделирования неизотермического процесса гидрокрекинга бензинов. [c.363]

Специальное программно-математическое обеспечение АСП, позволяющее решать задачи технологического и конструкционного проектирования химических производств, может быть создано только под руководством и при участии инженеров химиков-техно-логов на основе использования методов математического моделирования ХТП, методов синтеза, анализа и оптимизации ХТС, методов теории эвристических решений, а также в результате глубокого изучения и формализации богатого опыта высококвалифицированных инженеров-проектировщиков. [c.12]

При решении задачи проектирования ХТС наряду с методом математического моделирования широко применяется метод физического моделирования. Метод физического моделирования используется для нахождения границ деформации коэффициентов уравнений априорной математической модели (в ряде случаев определяются и границы деформации функционального вида этих уравнений). Тем самым указанный метод применяется для масштабирования технологических процессов и аппаратов реальной ХТС, созданной на основе принятой априорной математической модели, и для установления адекватности этой математической [c.50]

Очевидно, более высокие уровни общности модулей (широко специализированные и общие) имеют преимущества в отличие от специализированных модулей, так как их использование требует в общем при моделировании ХТС меньшего объема памяти, позволяя избегать повторных вычислений (дублирования). Разработка общих модулей позволяет создавать библиотеку модулей, на основе которой станет возможным проектирование различных ХТС. Однако увеличение степени общности модулей достигается за счет удаления из подпрограммы расчета модулей операций для вычисления конструкционных параметров элементов и параметров [c.60]

Так как цель проектирования — предсказать процесс функционирования ХТС, необходимо, чтобы модули имели возможность коррекции и экстраполяции параметров применительно к изменяющимся условиям. Такую возможность дают модули, построенные на основе фундаментального изучения физико-химической сущности технологического процесса. В связи с этим для получения наиболее обоснованных, точных и достоверных инженерных решений при разработке проектов объектов химической промышленности,. особенно на заключительных стадиях проектирования ХТС (III— V), необходимо прй моделировании как систем в целом, так и особенно отдельных элементов использовать модули, построенные [c.62]

Необходимо особо подчеркнуть, что для целей автоматизированного проектирования объектов химической промышленности разработка методов решения задач синтеза ХТС на основе использования того или иного принципа синтеза ХТС одновременно объективно предусматривает широкое применение принципов математического моделирования ХТС, различных типов математических моделей ХТС и разнообразных методов оптимизации как отдельных ХТП, так и сложных ХТС. [c.143]

На современном этапе развития метода математического моделирования прикладное математическое обеспечение, используемое на каждой из стадий и по каждому из процессов, достаточно развито и позволяет решать весь комплекс задач на высоком научно-техническом уровне. Используемые пакеты программ на основе исходных данных осуществляют весь комплекс расчетов, и в качестве выходной информации способны давать значения технологических и конструкционных параметров, экономические оценки и т. д., т. е. данные, не только определяющие отдельные стадии проектирования, но и характеристики их взаимосвязи. [c.29]

Так, например, ФАП-КФ (формализованный аппарат геометрического моделирования на основе компилятора с языка фортран) относится к программным средствам геометрического моделирования й автоматизации игр и представляет собой пакет программ на языке фортран. Пакет организован так, что по отношению к пользователю ФАП-КФ выступает в виде самостоятельного геометрически-ориентированного языка, являющегося расширением языка фортран геометрическими переменными (линиями, поверхностями первого и второго порядка) и операциями. Он может быть использован в качестве языка программирования при создании геометрических блоков систем автоматического конструирования и технологического проектирования, при разработке алгоритмов и программ решения сложных геометрических задач, а также в ряде других задач, которые могут быть решены геометрическим моделированием. [c.240]

Сложнее вопрос о точности модели решается при отсутствии экспериментальных данных, это именно тот вопрос, который особенно важен при решении задач проектирования. В настоящее время не существует готовых математических или логических методов контроля точности моделей. Практические методы разрабатываются индуктивно на основе обобщения опыта моделирования и имеют форму эвристических рекомендаций, которые, в общем-то, не гарантируют оптимальности построенной модели. Стратегия поиска оптимальной по сложности и точности математической модели может быть следующей. В результате анализа исходных предпосылок создается полный математический образ проектируемого процесса в виде ППП. При выполнении программ производится оценка результатов, их соответствие ограничениям, количественным и качественным характеристикам проекта. При несоответствии результатов проектирования заданным требованиям создается новый образ процесса, который оценивается аналогично. Альтернативой такому подходу является создание упрощенного образа процесса, который будет усложняться по мере оценки результатов проектирования. Усложнение будет проводиться до тех пор, пока не выполнятся все требования, предъявляемые к проекту, или не исчерпаются ресурсы проектирования (программное обеспечение). В последнем случае решение о дальнейших действиях принимает пользователь. Развиваемые в работах [10—13] практические принципы достижения компромисса между сложностью и точностью моделей основаны именно на таком подходе. Основным при этом является принцип наименьшей сложности, в соответствии с которым рациональным выбором модели Т считается такой, что [c.263]

Современный НПЗ состоит из большого числа различных технологических установок (первичной переработки нефти, производства этилена, газофракционирования и т. д.), установок смешения для получения топливных и топливно-нефтехимических продуктов. Комплексное проектирование и тем более синтез НПЗ как единого целого практически не представляется возможным и выполняется обычно по отдельным установкам. Основу этих расчетов составляют модули и пакеты программ подсистемы Технология , используемые в рамках подсистемы моделирования и оптимизации технологических схем НПЗ (рис. 10.6). [c.571]

Понятие физико-химической системы и технологического оператора. Основу современного кибернетического подхода к решению проблем химической технологии составляет системный анализ, в соответствии с которым задачи исследования и расчета отдельных технологических процессов, моделирования и оптимизации сложных химико-технологических систем (ХТС), оптимального проектирования химико-технологических комплексов решаются в тесной связи друг с другом, объединены обш,ей стратегией и подчинены единой цели созданию высокоэффективного химического производства. [c.6]

Представляемая читателю монография — результат многолетней работы авторов над проблемами системного анализа процессов химической технологии является, по существу, первым в отечественной и зарубежной литературе трудом, где дано решение широкого круга проблем в области моделирования, проектирования и оптимизации процессов массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы на основе комплексного системного подхода. [c.6]

Значительный рост мощностей технологических установок обусловил возникновение ряда проблем, связанных с оптимальным использованием внешних и внутренних энергетических ресурсов. Поэтому при проектировании нового и модернизации действующего оборудования особое внимание следует уделять разработке точных методов расчета технологических и конструктивных параметров. Решение указанных задач лежит в основе совершенствования методов математического моделирования и внедрения их в практику исследовательских и проектных работ. [c.6]

Физическое моделирование. Основой рассматриваемого вида моделирования служит теория подобия, которая устанавливает условия подобия модели и, оригинала, дает возможность обобщать единичные эксперименты в безразмерных критериях и распространят найденные зависимости на подобные системы. Теория подобия и физическое моделирование получили большое развитие в СССР и хорошо известны инженерам-технологам. Эти методы успешно применяют при изучении, разработке и проектировании тепловых-и массообменны 4 аппаратов, а также гидродинамических устройств. [c.461]

Для практики проектирования пенных теплообменников наиболее важен случай охлаждения газа, не насыщенного водяными парами, при его высокой начальной температуре, так как в производственных процессах температура охлаждаемых газов, как правило, выше 100 °С. С целью получения более полных данных для моделирования и проектирования пенных теплообменников было предпринято исследование охлаждения воздуха водой в пенном аппарате при высокой начальной температуре воздуха (200, 300 и 400 С) и малом содержании водяного пара в охлаждаемом воздухе [165]. Определение общего вида кинетических уравнений выполнено автором теоретически с применением теории подобия, на основе предшествующих работ по гидродинамике пенного слоя и теплообмену при пенном режиме (см., например, [178, 234, 307)], а также дифференциальных уравнений распространения тепла, уравнений теплообмена на границе раздела и соответствующих краевых условий. С учетом конкретной задачи исследования получены в общем виде следующие аналитические зависимости [c.101]

Решение этой задачи требует изучения взаимного влияния отдельных подсистем в процессе компоновки генплана, выявления планировочных приемов, используемых при проектирование генпланов, определения механизма влияния местных условий на планировку предприятия и т. п. Использование методов математического моделирования и вычислительной техники в сочетании с упорядочением генплана на основе унификации и модульной координации планировочных элементов является важным направлением улучшения проектных решений генеральных планов, открывает возможности для более глубокого теоретического познания закономерностей формообразования предприятий. [c.154]

Установление закономерностей кинетики гетерогенно-каталитических процессов является основой для использования методов математического моделирования, позволяющих предопределять условия протекания процесса в крупномасштабных промышленных установках по данным лабораторных исследований. В современной инженерной химии гетерогенного катализа эти методы широко используются при проектировании реакторов и оптимизации условий проведения технологических процессов. [c.312]

Основу для решения задач оптимального расчета и синтеза БТС составляет математическая модель системы, разработанная с учетом иерархического блочного принципа. При этом, основываясь на выработанных показателях эффективности (критериях оптимизации), решаются вопросы оптимального проектирования, оптимального функционирования и управления системы. Системный подход при этом позволяет подняться от изучения отдельных процессов и явлений в элементах БТС до рассмотрения сложной иерархической системы — БТС в целом, используя методы моделирования и формализации физических, химических и биохимических процессов. [c.24]

Применение методов кибернетики в химической технологии открывает возможность системного анализа, когда при исследовании или организации производственного процесса, как системы, вся информация, полученная, начиная с лабораторных исследований (рис. УП-18), на опытных установках и при синтезе химико-технологических систем, последовательно накапливается, обогащается и реализуется в виде алгоритмов на ЭВМ. На последнем этане, после математического моделирования всей химико-технологической системы, обобщенная и систематизированная информация передается для использования при проектировании ХТС. Системный анализ является научной основой резкого сокращения сроков реализации лабораторных разработок в промышленности. Остановимся более подробно на отдельных этапах системного анализа . [c.483]

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]

Однако эффективность применения моделирования была бы несравненно выше, если бы удалось найти пуги использования этой методики на стадии проектирования. В настоящее время моделирование осуществляется после теплотехнического обследования действующей стекловаренной печи и практически сводится к констатации имеющихся недостатков в уже построенной дорогостоящей установке. Лишь на основе моделирования удается в дальнейшем внести соответствующие коррективы. [c.139]

В общей стратегии системного анализа проектирование промышленного гетерогенно-каталитического агрегата является основной целевой акцией, которой подчинена вся процедура принятия решений при анализе и моделировании каталитического процесса на всех уровнях его иерархии. Реализация этой генеральной заключительной акции требует переработки огромного объема накопленной в процессе исследования информации, ее переработки, фильтрации и выработки в результате оптимального проектного решения. Гарантированный успех в решении этих задач обеспечивается не просто автоматизацией процедур проектирования с привлечением вычислительной техники, а использованием развитой интеллектуальной системы проектирования, обладающей способностью на основе мощной базы знаний и функционирования экспертных подсистем активно участвовать в творческом процессе проектирования совместно с проектировщиком-пользовате-лем. Рассмотрим общие вопросы организации интеллектуальных САПР [1]. [c.255]

Обычно методы теорий размерностей и подобия относят к методам физического моделирования. Однако они, как и любые другие методы моделирования, основаны на сочетании экспериментальных и расчетных исследований. Теория размерностей используется для постановки и обобп ения результатов экспериментальных исследований, когда по каким-либо причинам создание математического описания на основе уравнений балансов вызывает затруднения. При этом целью исследования является не нахождение оптимальных условий (оно рассмотрено в главе I), а получение уравнений для расчета коэффициентов, характеризующих гидродинамику, тепло- и массоперенос. Эти уравнения обычно предполагается использовать при проектировании подобных систем. Методы теории размерностей позволяют упростить исследование и сделать его более общим за счет перехода от размерных переменных к полученным из них безразмерным комплексам. [c.130]

Математическое описание, как основа математического моделирования, применительно к процессам фильтрования с образованием осадка отличается специфическими сложностями в связи с трудно регулируемым значительным, иногда решающим влиянием микрофакторов. Поэтому особое значение приобретает полнота математического описания, поскольку даже небольшие изменения в интенсивности микрофакторов могут изменить в несколько раз величину параметра оптимизации. В общем случае в математическое описание входят макро- и микрофакторы, причем оно отражает свойства суспензии, условия фильтрования и конструкцию фильтра. Также для определенности примем, что в математическое описание входят только макрофакторы или только микрофакторы и целью математического описания является получение информации об оптимальных условиях проведения процесса с использованием ее при проектировании установок. [c.77]

Таким образом, как следует из изложенного, для большинства малотоннажных производств хи.мической и смежных отраслей иро.мышленности характерен обширный ассортимент продукции переменной номенклатуры. Чтобы обеспечить эффективное функционирование этих производств, необходимо сделать их гибкими , способными быстро приспосабливаться к изменению конъюнктуры рынка, т. е. следует разрабатывать и создавать гибкие автоматизированные производствеипые системы. Технологической основой ГАПС предприятий химического профиля является принцип аппаратурного подобия технологических процессов, а организационной базой — периодический способ их организации. ГАПС химического предприятия являются сложными техническими системами. Их создание возможно лишь на основе современных методов кибернетики — математического и логического моделирования, анализа и синтеза, автоматизированного проектирования и управления. Эти вопросы рассмотрены в последующих главах. [c.72]

Как и любое химическое производство с непрерывным циклом, малотоннажные производства предназначены для выполнения полного технологического цикла от подготовки сырья и до получения готового продукта. Им также свойственно использование основных процессов большой химии , таких, как реакторные, выделения продуктов и т. д. Поэтому все проблемы, присущие многотопнажным производствам и связанные с выбором способов ведения процесса, синтезом технологических схем, оптимизацией, обеспечением надежности и энергосбережения, повышением производительности и качества продуктов и т. д., имеют место и при разработке многоассортиментных производств малой химии . Известные успехи в области математического моделирования процессов и ХТС на методологической основе системного анализа приложимы как к исследованию и проектированию отдельных аппаратов, так и технологических линий малотоннажных производств. [c.524]

В процессе исследования и нроектирования ГАПС химической промышленности и для управления ими применяется широкий спектр методов кибернетики, а методологической основой анализа и синтеза ГАПС как сложных систем является системный анализ. В процессе синтеза ГАПС кроме ставшего уже традиционным метода математического моделирования широко применяются теория выбора и принятия решений, автоматическая классификация, теория графов, теория сетей и т. д. (рис. 9.4). Так как проектирование систем периодического действия возможно только с учетом способа их функционирования, то возникает необходимость в применении теории расписаний или теории массового обслуживания. Для задач структурно-параметрического синтеза, формулируемых как задачи дис- [c.531]

Широкое распространение получает метод проектирования многоступенчатых компрессоров или отдельных неохлаждаемых секций на основе экспериментальных характеристик одиночной ступени или ее модели. Очевидно, что в этом случае, так же как при всяком моделировании, необходимым условием является повторимость характеристики модельной ступени для всех последовательно включенных натурных ступеней. [c.318]

Второй задачей была задача о расширении информационного поля прр[ моделировании пластинчатых реакторов. Объем информации для широкого проектирования и внедрения промышленных реакторов для oч тки отходящих газов пока еще невелик, и фактически для каждого слу чая практической реализации пластинчатого реактора с катализаторным покрытием необходима предварительная экспериментальная проработка процесса очистки с трудоемким определением параметров про-цес са (степень очистки, температура и скорость потока, константы скорости реакции и т.д.). С другой стороны, в литералуре имеются обшир-ныг сведения по окислению углеводородов в насыпном слое катализатора - традиционном способе очистки выбросов. Сложившаяся ситуация явилась причиной попытки разработки метода приближенного расчета очистки паровоздушной смеси в пластинчато-каталитическом реакторе от [таров углеводородов на основе исходных данных по очистке этой смеси в слое насыпного катализатора. [c.185]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология