Основы математического моделирования процессов химической технологии

Для получения упрощенных математических моделей элементов используют методы линеаризации, теории приближений функций, методы планирования эксперимента на сложной математической модели элемента, созданной на основе блочного принципа математического моделирования процессов химической технологии, а также методы аппроксимации непрерывных элементов с распределенными параметрами дискретными элементами с сосредоточенными параметрами. [c.376]

За последние годы литература по научным основам химической технологии значительно обогатилась, особенно в части теории химических реакторов, математических методов моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. При этом широко используется метод теоретических обобщений, так хорошо себя оправдавший в общеинженерном курсе процессов и аппаратов химической технологии. [c.5]

Существует и еще один из вариантов математического моделирования в химии и химической технологии. Он всецело связан с решением проблемы масштабного перехода и сегодня служит альтернативой длительному и трудоемкому пути эмпирического перенесения лабораторных результатов в промышленность через серию установок возрастающих размеров. Речь идет о математическом моделировании процессов и реакторов, основы которого были разработаны в 1960 г. Г. К. Боресковым и М. Г. Слинько [36, 37]. [c.161]

Основы математического моделирования процессов химической технологии [c.225]

В последнее время издано немало книг советских и зарубежных авторов, в которых излагаются теоретические основы химической кибернетики, приводятся результаты экспериментальных исследований и научные обобщения. Но они в большинстве случаев рассчитаны на хорошо подготовленного читателя и не могут быть рекомендованы в качестве учебника. Предлагаемый учебник составлен в соответствии с действующей программой и предназначен для студентов старших курсов химико-технологических специальностей, изучающих дисциплину учебного плана Моделирование химикотехнологических процессов . Он также может быть полезен широкому кругу специалистов химической промышленности для ознакомления с основными положениями метода математического моделирования и принципами построения математических моделей процессов химической технологии. [c.4]

При моделировании процессов химической технологии чаще всего наиболее важно описать протекание основного процесса (химического, массообменного и т. д.). Правда, бывают случаи, когда важнейшую роль играют другие стороны процесса — например, прочность аппаратуры. Но мы не будем рассматривать эти случаи. Сузив таким образом задачу, можно сформулировать общие основы математических описаний. [c.124]

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]

Операторы как основа для построения математических моделей типовых процессов. Моделирование процессов химической технологии в значительной степени связано с исследованием распределения концентраций реагентов или состава вещества в аппарате во времени и пространстве. Как известно, это распределение носит стохастический (случайный) характер и зависит от параметров, характеризующих условия протекания процесса, а также от входных переменных. Таким образом, абстрагируясь от физико-химической сущности процесса, можно сказать, что в аппаратах в общем случае происходит преобразование некоторых случайных функций (входных переменных) в некоторые другие случайные функции (выходные переменные). Математически совершенно не имеет значения физическая природа системы, при помощи которой осуществляется рассматриваемое преобразование случайных функций. Важен лишь закон, совокупность математических операций, при помощи которых данная система ставит в соответствие заданным функциям на входе ее определенные функции на выходе системы. [c.12]

Использование методов системного анализа, математического и физического моделирования (теории подобия) служит хорошей основой для дальнейшего обобщения экспериментальных данных, особенно в области кинетики основных процессов химической технологии и масштабирования химической аппаратуры. Наиболее мощным средством исследования механизма, кинетики и стохастики процесса по-прежнему является объединенный метод — теоретический и экспериментальный. [c.5]

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]

В последнее время в связи с появлением ЭВМ получили широкое распространение идеи математического моделирования. Видный вклад в эту область сделан представителями советской школы химической кибернетики В. В Кафаровым, М. Г. Слинько и рядом других исследователей, в работах которых заложены основы теории и практики метода математического моделирования применительно к процессам химической технологии. [c.257]

Моделирование процессов можно также осуществлять на основе математической аналогии — одинаковой формы уравнений, описывающих физически различные явления. При использовании электронных вычислительных машин математическое моделирование позволяет значительно ускорить исследование наиболее сложных процессов химической технологии. Общие основы моделирования процессов и аппаратов изложены в главе П. [c.19]

Сегодня проблема масштабного перехода решается посредством постоянно совершенствующихся методов математического моделирования процессов и реакторов первоосновы этих методов были созданы советскими учеными. Ввиду того, что история развития методов моделирования, как и принципов, положенных в их основу, была подробно описана в нашей книге [62], здесь нет смысла дублировать этот материал. Кроме того, он доступен и в форме оригинальных источников — книг или обобщающих журнальных статей создателей принципов математического моделирования — Г. К. Борескова, М. Г. Слинько (вклад которого в эту область теории химической технологии особенно велик) и В. В. Кафарова. [c.273]

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]

За последнее десятилетие в нашей стране и за рубежом происходило интенсивное проникание методов кибернетики в химию и химическую технологию, что положило начало формированию новой научной дисциплины — химической кибернетики. Основным методом этой дисциплины является математическое моделирование, характеризуемое строгим аналитическим подходом к описанию реальных процессов химической технологии. Оно осуществляется на основе фундаментальных законов физики и химии при широком использовании средств современной вычислительной техники. [c.8]

Проблемы создания математических моделей для процессов химической технологии несомненно являются наиболее важными при постановке задач оптимизации указанных процессов. Современный уровень теории оптимальных процессов и возможности математики, вооруженной средствами вычислительной техники, позволяют решать большинство возникающих в практике оптимальных задач. Поэтому широкое распространение методов оптимизации по существу немыслимо без детальной проработки вопросов математического моделирования существующих и на этой основе вновь проектируемых процессов. [c.90]

Интенсификация технологических процессов и повышение эффективности химических производств относятся к числу наиболее актуальных проблем современной химической технологии. Одним из методов решения этих проблем является резкое повышение производительности единицы аппаратурного объема, создание агрегатов большой единичной мощности. В основе решения таких задач должны лежать закономерности процессов химической технологии, методы математического и физического моделирования, автоматизированное проектирование и разработка систем управления. [c.3]

Со времени выхода в свет первого издания этой книги прошло свыше двух десятилетий. За этот период наука о процессах и аппаратах химической технологии получила значительное развитие. Особенно ярким событием в науке явилось применение метода математического моделирования к анализу и оптимизации процессов химической технологии ири помощи ЭВМ. Этот метод, как известно, позволил значительно развить теорию химических реакторов и обеспечить быстрейший переход от лабораторных исследований к промышленному производству. Использование методов математического и физического моделирования (теории подобия) служит хорошей основой для дальнейшего обобщения экспериментальных данных, особенно в области кинетики основных процессов химической технологии и моделирования химической аппаратуры. [c.7]

Основу решения задач интенсификации и повышения эффективности химико-технологических производств составляют физико-химические закономерности процессов химической технологии, методы физического и математического моделирования, которые служат базой для автоматизированного проектирования и управления этими процессами. [c.5]

Пути исследования процессов химической технологии. Сущность теории подобия и моделирования процессов. Изучение процессов с целью получения уравнений, необходимых для их анализа и расчета, можно проводить чисто теоретически. Этот наиболее желательный путь исследования сводится к составлению (на основе самых общих законов физики и химии) и решению математических зависимостей, чаще всего дифференциальных уравнений, полностью описывающих процесс. [c.64]

Со времени выхода в свет первого издания книги прошло свыше трех десятилетий. За этот период наука о процессах и аппаратах химической технологии получила значительное развитие. Особенно плодотворным оказалось применение системного анализа, а также методов математического моделирования к исследованию и оптимизации процессов химической технологии с помощью ЭВМ. На этой основе существенно расширились пределы применения теории реакторов и ускорился переход от лабораторных исследований к промышленному производству. [c.5]

Под математическим моделированием понимается метод исследования сложных процессов на основе подобия явлений различной физической природы, т. е. на основе широкой физической аналогии. Математическое моделирование позволяет заменить сложное явление (или процесс) более простым с помощью средств другой физической природы, чем натура. Наиболее эффективные и универсальные моделирующие устройства — это современные электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Чтобы провести расчет (с учетом возможности управления) любого процесса химической технологии на ЭВМ, необходимо детально изучить его стадии и на данной основе построить математическую модель. [c.39]

В книге разработаны основы стратегии моделирования мож-ных многостадийных процессов химической технологии. Рассмотрены условия создания модели химического производства программа, запоминающая цифровые данные и определяющая их перераспределение библиотека стандартных подпрограмм применяемых аппаратов набор данных, описывающих начальный поток переменных и параметры аппаратов. Приводится пример моделирования производства серной кислоты контактным способом. Подробно рассмотрены оборудование и технологический процесс. Дается краткий обзор технико-экономических показателей как критерия эффективности математического моделирования и обсуждаются вопросы использования моделирования для оптимизации сложных схем управления химическими производствами, а также пути применения приобретенных знаний в области математического моделирования к ряду инженерных проблем. [c.4]

Широкое применение электронных вычислительных машин изменило методы расчета процессов химической технологии, сделав математическое моделирование основой современных методов анализа и прогнозирования. Вычислительные машины стали выполнять роль средств расчета, моделирования и управления химическими предприятиями. [c.8]

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]

В этой работе авторы поставили перед собой задачу построения элементов интеллектуальной системы, позволяющей преодолеть смысловой барьер между пользователем ЭВМ (химио-технологом, т. е. специалистом экстра-класса в своей узкой области) и матема-тиком-программистом. Проблема состояла в том, как при моделировании процесса на ЭВМ сохранить первичную, наиболее ценную содержательную физико-химическую информацию о процессе, которой обладает специалист в своей области, и как с наименьшими потерями этой информации оперативно преобразовать ее в форму строгих количественных соотношений. В работе [9] была сделана попытка создать своеобразный смысловой транслятор, облегчающий исследователю переводить его понятия о физикохимической сущности процессов в форму строгих математических описаний. Этот смысловой транслятор основан на диаграммной технике, позволяющей любое физическое, химическое, механическое, электрическое, магнитное явление и их произвольное сочетание представлять в виде соответствующего диаграммного образа, несущего в себе строгий математический смысл. Построенная на этой основе, реализованная на ЭВМ и действующая в настоящее время система формализации знаний позволяет 1) предоставить возможность исследователю-пользователю формулировать описание процесса не в форме точных математических постановок, [c.225]

Показано, что основой моделирования стохастических особенностей многих ФХС, характерных для химической технологии, может служить метод статистических ансамблей Гиббса. В частности, статистический подход к описанию ФХС, лежащий в основе молекулярно-кинетической теории газов и жидкостей, иногда может служить эффективным средством для количественной оценки коэффициентов переноса, входящих в функциональный оператор ФХС. В качестве математической модели процессов, протекающих в полидисперсных средах, сформулировано уравнение баланса свойств ансамбля (БСА) для отыскания многомерной функции распределения частиц по физико-химическим свойствам и приведены примеры его применения. [c.78]

В указанных случаях в книге рекомендуется -математическое моделирование химических процессов вести на основе кинетики, исследуемой на реальной модели или на действующем реакторе в области ограниченного диапазона значений технологических параметров, характерной для протекания данного химического процесса в промышленных условиях (см. главу II). Такой подход дает возможность составлять математическое описание одновременно с разработкой вопросов технологии и автоматизации в необходимом объеме (см. главу VI). Это в свою очередь позволяет активно влиять на оптимизацию аппаратурно-технологического оформления процесса в результате автоматизации его управления (см. главу VII). [c.8]

Второй способ упрощения, являющийся разновидностью первого, состоит в том, что число пространственных координат сокращается до одной. В качестве модели развития процессов переноса в направлении отброшенных координат принимаются эмпирические закономерности. Обычно это критериальные уравнения, позволяющие определить кинетические коэффициенты тепло- и массообмена и легко выразить объемные источники массы и энергии через параметры системы (2.2.1). Численные значения коэффициентов критериальных уравнений определяются на основе обработки экспериментальных данных или данных имитационного моделирования задач, полученных в приближениях пограничного слоя, с привлечением теории размерностей и подобия. Уравнение движения 3) в системе (2.2.1) исключается, а осевая скорость движения среды усредняется по сечению аппарата. Данный метод нашел широкое применение в инженерном подходе к моделированию теплообменных и массообменных аппаратов и представляется нам едва ли не единственным при построении полных математических моделей динамики объектов химической технологии. Его преимущества видятся не только в том, что при принятых посылках относительно просто достигается численная реализация математического описания, в котором учитываются причинно-следственные связи между звеньями и их элементами, но и в том, что открывается возможность формализации процедуры построения открытых математических моделей химико-технологических аппаратов. Эта процедура может быть выполнена в виде следующего обобщенного алгоритма. [c.36]

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]

Методы математического моделирования позволяют провести значительную часть исследования процесса на его математической модели без постановки дорогостоящих и часто трудно осуществляемых экспериментов и, как эффективный способ решения различных задач химической технологии, эти методы во многих аспектах представляются достаточно проработанными. Разработаны методологические основы метода и принципы построения математических моделей, созданы модели различных процессов химической технологии. Однако, несмотря на многообразие математических моделей, при их практическом применении возникают существенные прудности, связанные с различной постановкой задачи, программной несовместимостью и т. д. [c.6]

В.В.Кафаровым и И.Н.Дороховым сформулированы основы стратегии системного анализа ХТП введено понятие физико-химической системы (ФХС) как совокупности детерминированно-стохастаческих эффектов и явлений различной природы, происходящих в рабочем объеме агтарата разработана общая методология математического моделирования ХТП как сложных ФХС с использованием топологического принципа формализации, который позволяет изучить комплекс составляющих данный процесс элементов и явлений, автоматизировать все процедуры построения математического описания ХТП проанализированы различные методы построения функциональных операторов (моделей) ФХС и идентификации их параметров рассмотрены задачи системного анализа основных процессов химической технологии (массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, измельчения и смешения сыпучих материалов, сушки, экстракции, ректификации, гетерогенного катализа, полимеризации). [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]

При разработке промышленной технологии химического производства на современном научно-техническом уровне необходимо заниматься не вообще "процесса1ми и аппаратами", а разработкой такой аппаратуры для конкретных производств, которая требует специаль -ных научных исследований данного профиля. Вопросы аппаратурного оформления и автоматизации управления технологическим процессом необходимо решать на основе математического моделирования или путем проведения экспериментов в реальных условиях. Это позволит надежно переходить от опытных установок непосредственно к проЛшшлен-ным объектам. [c.50]

В учебнике на основе новой программы освещаются общие вопросы н основные закономерности химической технологии, дается краткая история развития химической промышленности, рассматриваются основы математического моделирования химико-технологических процессов, процессы и аппараты в химических производствах, даются сведения о конструкционных материалах для химической аппаратуры, о контрольно-регулирующей аппаратуре, сырье и энергетике в химической промышлеииости, описывается производство неорганических веществ водорода, кислорода, азота, аммиака, азотной и серной кислот и других продуктов. Учебник предназначен для студентов университетов, им могут пользоваться студенты естественных факультетов педагогических институтов. [c.2]

Наука о процессах и аппаратах химической технологии, а также используемые ею методы непрерывно разйкваются. В последние годы шире стали применяться достижения наук, лежащих в основе всей химической техники термодинамики, физической химии, кинетики химических реакций и математики. При изуче-йни динамики и кинетики отдельных процессов химической технологии повсеместно используется вычисли-, тельная техника. Математические методы нашли широкое применение при расчете, моделировании, контроле и управлении во всех производствах. Большое внймание taлo уделяться эффективности оборудования и экономике промышленного производства в целом. [c.6]

Теоретические основы химической технологии и проектирования химических реакторов - математическое моделирование - начало развиваться только в последние несколько лет. Сейчас,уке можно говорить о разработанной шетодике моделирования каталитических процессов Вопросам применения разработанных принципов моделирования катадатических процессов к процессу синтеза аммиака Цосвящен настоящий доклад. Поскольку отдельные вопросы математического моделирования процесса уже решались другими., авторами, то в настоящем докладе соответствующие результаты других работ будут использованы, [c.77]

Книга служит учебным пособием по курсу сМоделирование химико-технологических процессов . Знакомит с важнейшими понятиями метода моделирования, в первую очередь, математического моделирования. Изложены основы математического описания и оптимизации, процессов химической технологии. [c.4]

Электронно-вычислительные машины дали в руки ученых и инженеров возмо кность использования более совершенных методов расчета процессов химической технологии, сделав математическое моделирование основой современных методов анализа и прогнозирования. Заметим при этом, что математическое моделирование ни в коем случае не противопоставляется физическому моделированию, а скорее призвано дополнить его. Успехи математического моделирования химических процессов зависят главным образом от разв ития экспериментальных методов изучения сложных систем и отдельных их частей. Расширение возможности использования ЭВМ выдвигает на первый план задачу глубокого изучения структуры химических систем и получение надежной информации о их поведении в форма математического описания процессов. [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология