Моделирование типовых процессов

В настоящее время в системе химико-технологического образования студентам читается курс Математическое моделирование химико-технологических процессов , представляющий собой количественный анализ с помощью математических моделей типовых процессов химической технологии (гидродинамических, тепловых, диффузионных и химических). Курс лекций, в котором рассматриваются принципы соединения отдельных типовых процессов, т. е. принципы построения технологических схем и агрегатов любых производств химических и нефтехимических предприятий, впервые начал читаться немногим более 10 лет назад при подготовке инженеров по кибернетике химико-технологических процессов в МХТИ им. Д. И. Менделеева. [c.7]

Заново написаны разделы по цифровым вычислительным машинам и автоматическому управлению химико-технологическими системами, а также главы по математическому моделированию типовых процессов химической технологии и основам синтеза и анализа химикотехнологических систем и системному анализу. Введен раздел по составлению математических моделей экспериментально-статистическими методами и статистической оптимизации. Дополнены разделы по этапам математического моделирования, оптимизации (введено геометрическое программирование) и исследованию микро- и макро-кинетики. Приведен расчет каскада реакторов при наличии микро-и макроуровней смешения и др. [c.8]

Характерной особенностью современного состояния проблемы моделирования типовых процессов химической технологии является наличие общей методологии разработки моделей [2, 8] и самих моделей на уровне учета фундаментальных закономерностей (на макроуровне), т. е. его доказательность. Совершенствование их идет по пути углубления знаний на микроуровне, что в общей задаче моделирования находит отражение в снятии тех или иных допущений. В соответствии со стратегией системного анализа [8] эта тенденция положительно влияет на развитие теории и практики автоматизированного проектирования. По мере создания моделей на микроуровне усиливается прогнозирующая способность моделей, уменьшается объем априорной информации. В рамках известного математического описания все это способствует решению задачи автоматизации программирования, особенно если имеются алгоритмы-оболочки , для которых определенный класс проектируемых объектов реализуется частными алгоритмами. [c.260]

В 1970 гг. выходит ряд монографий, посвященных математическому моделированию реакторных процессов [1—3], ректификационных колонн [4], выпарных установок [5], теплообменников [6, 7], формируются кибернетические принципы моделирования [8], обобщаются вопросы математического, алгоритмического и программного обеспечения решения оптимизационных задач [9, 10]. Вместе с тем остро наблюдается дефицит законченных исследований, связанных с моделированием динамических свойств технологического оборудования. Ограниченное количество публикаций [11—15] не позволило к настоящему времени развить и воплотить в реальность идею создания банка типовых нестационарных математических моделей объектов химической технологии, сформулированную еще двадцать лет назад [16], т. е. создать ту информационную базу, которая могла бы эффективно использоваться для анализа и синтеза различных по сложности структур автоматических систем управления. [c.7]

Моделирование типовых процессов [c.66]

Применительно к процессу моделирования типовых процессов химической технологии использовать эти методы представляется в виде последовательности логических операций, осуществляемых над множествами входных (X), выходных (У) показателей и показателей состояния (2) того класса типовых процессов, в который попал моделируемый объект. [c.39]

Как мы уже знаем, моделирование типового процесса химической технологии сводится к исследованию статики, динамики, а также условий оптимального протекания процесса и оптимального управления им. В общем случае степень пригодности для этих целей математической модели объекта оценивается субъективно и определяется квалификацией специалиста. Однако успех дела во многом зависит также от выбора оператора связи параметров процесса. Иллюстрацией удачного оператора можно считать интегральный оператор, в частности линейный, для которого достаточно хорошо применимы функциональный анализ, теории оптимального управления и регулирования, аппарат статистической динамики и т. п. [c.86]

Научный совет по теоретическим основам химической технологии проводит систематическое обсуждение работ по теории и практике химических процессов. Проводятся тематические Всесоюзные конференции и сессии Совета по моделированию типовых процессов химической технологии. С 1967 г. издается академический журнал Теоретические основы химической технологии , сплотивший силы ученых химиков-технологов. [c.154]

Для синтеза и анализа оптимальных схем разделения требуется разработка специальных методов и алгоритмов моделирования химико-технологических систем на ЭВМ, а также осмысливание и обобщение опыта применения процессов перегонки и ректификации, рассмотрение результатов синтеза и анализа типовых процессов разделения. [c.6]

Так как цель моделирования — предсказать процесс функционирования ХТС, то нужно, чтобы модули имели возможность коррекции и экстраполяции к новым условиям. Такую возможность дают модули, построенные на основе изучения физикохимических закономерностей технологического процесса. Чем выше требуемая точность моделирования, тем чаще необходимо обращаться к фундаментальным математическим моделям типовых процессов химической технологии. [c.328]

Данное пособие составлено на основе типовых учебников по моделированию и расчету процессов химической технологии [1-9]. За основу изложения принят учебник [1] Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. - М. Высшая школа, 1991.-400 с. [c.3]

Анализ схемы основного производства НПП показывает, что сложность и разветвленность технологической сети предопределяют необходимость предварительной структуризации объекта моделирования в процессе его формализации. В связи с этим модели подобных сложных технологических комплексов целесообразно строить на базе моделей предварительно выделенных типовых структур [51]. [c.62]

В книге в доступной форме рассмотрены основные направления и методы математического моделирования применительно к типовым химико-технологическим процессам. На примерах возрастающей сложности (гидравлические емкости, колонные аппараты, химические реакторы) показаны все стадии математического моделирования реальных процессов — постановка задачи, построение модели, решение ее па цифровой вычислительной машине и анализ полученных результатов. [c.4]

В последующих семи главах книги рассмотрены основные этапы математического моделирования типовых химико-технологическиХ процессов, проводимых в химических реакторах, конденсаторах, ректификационных колоннах и других технологических аппаратах. При этом математические модели строятся в наиболее простой и наглядной блочной форме. [c.9]

Такой метод программирования подобен описанному ранее (см. гл. III) методу программного моделирования, предназначенному для решения сложной системы уравнений на основе отдельных стандартных подпрограмм расчета элементарных математических функций (синуса, косинуса, экспоненты, логарифма и т. д.). Современные вычислительные машины автоматически осуществляют над ними различные математические операции в соответствии с полной программой вычислений. Удобство такого метода программирования очевидно — он позволяет ускорить программирование больших задач. Этот метод в настоящее время успешно распространяется в области моделирования технологических процессов. Создаются стандартные программы расчета отдельных типовых процессов. [c.163]

Модуль РК представлен системой уравнений (11,16)—(11,33), описывающей типовой процесс ректификации бинарной смеси/ При моделировании данной ХТС проводился полный расчет модуля реактора на каждой итерации расчета модуля РК. Как показали расчеты, общее число итераций дри расчете ХТС в целом оказывается сравнимым с числом итераций, необходимых для расчета модуля РК. [c.102]

Центральное место в сборнике отводится вопросам исследования, моделирования и расчета на ЗВМ технологических процессов, в основном процессов ректификации н теплообмена, получивших наибольшее распространение в химической технологии. Приводятся результаты исследования закономерностей процессов пиролиза углеводородов, каталитического крекинга и других в конкретных промышленных условиях, рассматриваются методические аспекты расчета типовых процессов и аппаратов, включая автоматический выбор аппарата из номенклатуры ГОСТов и нормалей. [c.4]

В настоящем пособии излагаются математические модели типовых процессов химической технологии. Его целью является показать на конкретных примерах использование метода математического моделирования, включая при этом не только составление математических моделей, но и алгоритмы решения задач и моделирующие программы. [c.4]

При псевдоожижении твердых частиц газом часть газа рро-ходит через слой в виде пузырей. Это обстоятельство существенно влияет на протекание в псевдоожиженном слое различных химикотехнологических процессов и должно быть отражено при их моделировании. Описанию движения газовых пузырей в псевдоожиженном слое, а также их массообмена с плотной фазой слоя, были посвящены две предыдущие главы книги. В данной главе будут приведены примеры использования этих результатов при математическом моделировании типовых химико-технологических процессов в псевдоожиженном слое сыпучего материала. [c.208]

В предыдущих разделах данной главы были рассмотрены примеры использования результатов, полученных, в области теоретической гидромеханики псевдоожиженного слоя, при математическом моделировании типовых химико-технологических процессов. Как показывают эти примеры, к настоящему времени достигнут значительный прогресс в области математического описания химико-технологических процессов, осуществляемых в псевдоожиженном слое. Этот прогресс стал возможным в результате использования строгой теории процессов переноса в псевдоожиженном слое и позволил отразить в математических моделях ряд существенных особенностей гидромеханики псевдоожиженного слоя. Задача совершенствования существующих в настоящее время ма--тематических моделей типовых химико-технологических процессов в псевдоожиженном слое может быть решена лишь на основе дальнейшего развития теории процессов переноса в данной физической системе. [c.251]

Где допустимо по производительности (и по габаритам), следует употреблять типовые промышленные машины и аппараты малых размеров (например, дробилки, насосы, вентиляторы, фильтры и т. п.). Там, где это недопустимо, делать соответствующие модели. Эти модели должны обеспечить, прежде всего, возможность моделирования изучаемого процесса, при сохранении современного конструктивного оформления. Это последнее, кстати смазать, со временем морально стареет оно иногда недолговечно и заменяется новыми конструкциями. Сами же процессы (технологические приемы) более долговечны поэтому в лаборатории необходимо делать основной упор на возможность изучения в первую очередь процесса, а затем уже аппаратурной конструкции, дополняя это изучение графическим и литературным материалами. [c.9]

В отношении методологии моделирования процесс экстракции, являющийся типовым процессом химической технологии, не может рассматриваться обособленно. Успехи его математического описания обусловлены общим уровнем развития идей и методов моделирования, а также достижениями в области математического описания массообменных и реакторных процессов. [c.363]

Уравнения, аналогичные (1.12) и (1.13), получены для всех типовых процессов полимеризации (см. с. 32). Поскольку размерность таких уравнений невелика, особых трудностей при их моделировании не возникает. Размерность систем уравнений (1.12) и (1.13) можно было бы сократить до шести, рассматривая некоторые балансовые соотношения. Однако при моделировании на ЭЦВМ целесообразнее сохранить систему восьми (или 8 ) уравнений, а для уменьшения погрешности численного интегрирования проверить дополнительно следующие контрольные соотношения [c.24]

Сравнение перечисленных особенностей БТС с приведенными выше характерными особенностями современных производств с непрерывной химической технологией свидетельствует об их значительном сходстве. Именно поэтому основные принципы системного подхода, т. е. категории целостности, сложности и организованности, которые рекомендуются к реализации при изучении БТС, за последние годы получили практическую интерпретацию при проведении исследований по комплексному анализу, системному моделированию и системному управлению различными по степени сложности химическими производствами и их первичными звеньями — типовыми процессами химической технологии. [c.15]

Автором работы [ 17] была разработана и изготовлена высокотемпературная керамическая приставка к импульсному ЯМР-спектромстру, что расширило температурный диапазон измерений с 280 °С, характерных для стандартных спектрометров, до 500 °С. При помощи подобной приставки мы впервые планируем провести моделирование типовых процессов жидкофазного термолиза непо-средстветто в измерительной ячейке импульсного ЯМР. Есть экспериментальные данные [17], согласно которым наблюдается высокоточная корреляция между концентрацией ПМЦ и временами релаксации в нефтяных системах. Это позволяет предполагать, что в планируемых нами высокотемпературных экспериментах соответствующие фазовым переходам экстремумы на зависимостях, снятых на ЭПР- и импульсном ЯМР-спектрометрах, должны Рис. 3. Температурные зависимости времен попе- совпадать. Сопоставление этих речной (сиин-спиновои) релаксации различных [c.12]

Книга Р. Фрэнкса написана на основе лекционного курса, прочитанного автором для группы научных работников и инженеров фирмы Виропе с1е Кешоигев . В ясной и доступной форме автор знакомит читателей с основными идеями математического моделирования типовых процессов химической технологии. [c.8]

В этих работах впервые сделана попытка сформулировать уравнения гидромеханики псевдоожиженного слоя и проанализировать, на их основе движение пузырей, а т5акже развитие возмущения в псевдоожиженном слое. К настоящему времени число опубликованных результатов исследований, посвяш енных развитию этого строгого подхоДа к анализу движения фаз в псевдоожиженном слое, стало уже весьма значительным. Авторы данной монографии ставили своей целью систематически изложить основные результаты, полученные в области теоретической гидромеханики псевдоожиженного слоя с тем, чтобы существенно облегчить задачу ознакомления с ними широких кругов химиков-технологов и способствовать тем самым активному использованию этих результатов при моделировании типовых процессов химической технологии в псевдоожиженном слое и разработке методов их расчета. Вопросы гидромеханики псевдоожиженного слоя излагаются в книге с той степенью подробности, которая позволяет читателю обходиться без привлечения специальной литературы по механике. [c.8]

В книге рассмотрены общие принципы построения и аппаратурной реализации автоматизированных систем проектирования объектов химической промышленности. Предложена общая стратегия применения метода математического моделирования для решения задач проектирования и эксплуатации химических производств, приведены математи,-ческие модели типовых процессов химической технологии как основъ автоматизированного проектирования подробно изложены принципы, методы и алгоритмы синтеза оптимальных технологических схем химических производств, приведены примеры проектирования крупнотон нажных агрегатов с использованием ЭВМ. [c.4]

Основой построения автоматизированной системы математического моделирования является системный подход к анализу процессов химической технологии. С позиций последнего отдельный химико-технологический процесс представляется в виде сложной кибернетической системы, характеризуемой большим числом элементов и связей, иерархией уровней элементарных физико-химических эффектов, физически связанной цепью причинно-следственных отношений между элементарными эффектдми и явлениями, совмещенностью явлений различной физико-химической природы в локальном объеме аппарата и т. п. Системная точка зрения на отдельный типовой процесс химической техпо-логии позволяет развить научно обоснованную стратегию комплексного (т. е. г. физико-химической, гидродинамической, термодинамической, кибернетической точек зрения) анализа процесса и на этой основе построения развернутой программы синтеза его математического описания (см. первую книгу). [c.4]

Наряду с теоретическими положениями, вытекающими из знания общенаучных дисциплин, наука о процерсах и аппаратах широко использует экспериментальное изучение различных процессов на модельных установках, позволяющих воспроизводить типовые процессы или их отдельные стадии. Метод моделирования, основанный на теории подобия и глубоком знании типовых процессов, позволяет получать расчетные зависимости, необходимые для проектирования промышленных аппаратов. [c.12]

Липатов Л. H. Типовые процессы химической технологии как объекты управления. М. Химия, 1983. 317 с. Фрэнкс Р. Математическое моделирование в химической технологии. М. Химия, 1971. 272 с. Альбом математических описаний и алгоритмов управления типовыми процессами химической технологии. М. НИИТЭХИМ, 1968. Вып. 3, 41 с. [c.411]

Проектирование, эксплуатация, научные исследования в настоящее время невозможны без применения вычислительной техники. В связи с этим на кафедре ведутся интенсивные работы по алгоритмизации расчетов, математическому моделированию химических процессов и разработке программ задач теории эксперимента, интенсификации процессов химической технологии (доц. А. Г. Бондарь, ст. преп. О. Т. Попович, инж. Р. М. Колесникова). В результате проведенной работы даны рекомендации по применению методов вычислительной математики и вычислительной техники для решения типовых задач, встречающихся при проектировании, исследованиях и управлении. Результаты разработок изложены в учебном пособии (Б. А. Жидков и А. Г. Бондарь Алгоритмизация расчетов в химической технологии под редакцией проф. А. С. Плыгунова). [c.129]

Первый раздел- Теоретические основы процессов химической технологии -является фундаментом, теоретической базой курса он связывает последующие разделы в единое целое. Все рассмотренные в разделе вопросы - законы сохранения, равновесия и переноса импульса, энергии (теплоты) и массы, моделирование процессов химической технологии и гидродинамическая структура потоков в химических аппаратах - являются теоретической основой типовых процессов-гидромеханических, тепловых и массообменных. В дальнейшем представляется целесообразным расширение и углуб- [c.7]

Поскотаку в качестве объектов моделирования в настоящей книге выбраны технологические процессы химической промышленности, их специфические особенности и должны учитываться при разработке общей структуры технико-экономической модели оптимизируемого объекта и ее дальнейшей математической формализации. Технико-экономи-ческая модель ХТС, постоянная по форме, при переходе от одного уровня моделирования к другому может существенно менять содержание. При построении технико-экономических моделей в первую очередь необходимо свести моделируемый типовой процесс к одной из общепринятых групп. Тем самым будет предопределено возможное использование опыта по составлению математических описаний для процессов данной группы. [c.8]

Результаты, полученные в области теоретической гидромеханики псевдоожиженного слоя, могут быть использованы не только при математическом моделировании химических процессов, но. и при моделировании других типовых химико-технологических процессов, осуществляемых в псевдоожиженном слое. Например, Кунии и Левеншпиль [158] использовали предложенную ими модель движения газа в слое и массообмена пузырей с плотной фазой слоя для расчета процессов теплообмена и массообмена. В данном разделе будет рассмотрена математическая модель сорб-. ционного процесса в псевдоожиженном слое. Для простоты изложения ограничимся построением математической модели изотермического процесса адсорбции. [c.240]

Применительно к объектам моделирования, включаемым в ЕСТЭО-ХТС, наименее изучен состав моделируемых показателей, которые используются для экономической оптимизации объектов, находящихся на самом низшем уровне производственной иерархии — типовых процессов химической технологии. [c.28]

Расчету и моделированию многоступенчатых выпарных установок посвящена книга Е. И. Таубмана [18]. В отличие от работ, в которых обсуждаются вопросы моделирования и экономической оптимизации отдельных типовых процессов, в упомянутой книге, кроме задач исследования процессов в элементах выпарных установок (выпарных аппаратов, конденсаторов смешения и поверхностных теплообменников, термокомпрессоров, конденсатоотводчиков, насосов) рассмотрены задачи изучения моделируемого объекта как системы взаимосвязанных элементов. Для оптимизации режимов многоступенчатых выпарных установок используются зависимости, связывающие независимые (управляющие) параметры с критериями эффективности режимов работы установки. Отмечено, что выбор критерия оптимизации является сложной технико-экономичсской задачей [c.29]

Системный анализ и его основной инструмент — моделирование — позволяют успешно справиться с задачей выделения из внешнего потенциала такой информации, которая отражает технико-экономическую сущность изучаемых явлений. Именно с этого, наиболее важного этапа, собственно, должен начинаться процесс построения и дальнейшего использования экономико-математиче-ских моделей различных по степени сложности элементов ХТС. На примере моделирования первичных звеньев ХТС — типовых процессов химической технологии опишем особенности основных этапов построения указанных моделей. [c.38]