Методы оптимизации химико-технологических систем

В общем случае химико-технологическая система может содержать так называемые обратные связи по веществу (рециклы) и теплу, охватывающие один или несколько ее аппаратов. Расчет такой (замкнутой) схемы, необходимый для вычисления критерия оптимизации (и функций ограничений) при заданных значениях варьируемых параметров, приходится выполнять итерационными методами, т. е. проводить неоднократный расчет аппаратов системы для некоторой (сходящейся) последовательности переменных, определенных в разрывах обратных потоков. [c.180]

Реальные задачи оптимизации химико-технологических процессов обычно достаточно сложны, когда для определения / при данных значениях управляющих переменных приходится решать системы обыкновенных дифференциальных уравнений либо систему дифференциальных уравнений в частных производных, либо, наконец, некоторые совокупности таких систем. Поэтому применение первого метода для вычисления необходимых производных в ряде случаев может привести к очень большим временам счета. [c.83]

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]

На современном этапе успешное решение поставленных задач возможно на основе использования методов и средств кибернетики. Поэтому особое значение имеют исследования по составлению математических моделей, оптимизации и управлению отдельными химико-технологическими процессами и химико-технологическими системами, что неразрывно связано с усовершенствованием химико-технологического образования и подготовкой высококвалифицированных кадров. Инженеры химики-технологи должны владеть прикладной математикой, технической кибернетикой и уметь применять электронно-вычислительную технику. [c.6]

Значения F, Ni, N2 и G выражаются через технологические и конструктивные параметры. С помощью приведенных выше уравнений F связывается с температурами и коэффициентом теплопередачи, который в свою очередь выражается через скорость жидкости. Последняя же является функцией расхода и конструктивных размеров (площади поперечного сечения, числа ходов). Мощность нагнетателей определяется гидравлическими сопротивлениями, которые с помощью известных формул выражаются через конструктивные размеры и расходы. Расход теплоносителя G связан с его температурами. Коэффициенты Пр, tii, щ, s, а также значения Тг и 3 находятся по прейскурантам, ценникам и на основании экономических расчетов. В результате получается система уравнений, в которой независимыми переменными являются конечная температура одной из жидкостей и конструктивные размеры, если рассматриваются теплообменники определенного типа. На основании анализа системы уравнений устанавливается сочетание параметров, обеспечивающих минимизацию функции П. Методы поиска оптимума рассматриваются в специальной литературе, посвященной оптимизации химико-технологических процессов. Если [c.351]

В связи с развитием современных химических производств, которые представляют собой крупнотоннажные химико-технологические системы (ХТС) со сложной технологической топологией, разработка математических методов анализа и оптимизации характеристик надежности ХТС приобретает особую актуальность. [c.68]

Из известных методов синтеза наиболее приемлемым для решения поставленной задачи является интегрально-гипотетический метод синтеза [246], основанный на последовательной разработке, анализе и оптимизации некоторого множества альтернативных вариантов технологической топологии и аппаратурного оформления синтезируемой системы. Интегрально-гипотетический принцип синтеза химико-технологической системы включает создание гипотетической обобщенной структуры системы, ее анализ и оптимизацию. [c.243]

Выбор рациональной системы ремонта оборудования химико-технологической системы зависит от распределения срока службы отдельных узлов и деталей технологического оборудования, относительной величины заработной платы ремонтных рабочих, стоимости заменяемых деталей, потерь, обусловленных простоем оборудования в ремонтах. Определение рациональных межремонтных сроков службы всей ХТС сводится, как и при оптимизации межремонтных сроков отдельных аппаратов, к установлению таких величин, при которых удельные суммарные затраты и потери из-за простоев, связанные с эксплуатацией ХТС, оказываются минимальными. Следовательно, основной задачей теории оптимизации межремонтных сроков службы химико-технологических систем является разработка методов оптимизации глобальной целевой функции отдельных машин и аппаратов, входящих в данную систему и позволяющих достигнуть наилучшей согласованности функционирования всей-химико-технологической системы- с точки зрения поставленной конечной цели. Так как оборудование, входящее в химико-технологическую систему, оказывает различное влияние на экономическую эффективность функционирования данной системы, оно подразделено на две группы — основное и вспомогательное. [c.83]

Разработанные обобщенные алгоритмы моделирования и оптимизации систем разделения с использованием методов гомотопии вошли в состав системы автоматизированного расчета химико-технологических процессов. [c.277]

Основной метод исследования ХТС — математическое моделирование, опирающееся на широкое использование ЭВМ. Оно открыло перед исследователями большие возможности в деле разработки математических описаний химико-технологических процессов и применения их для расчета и оптимизации ХТС. При моделировании ХТС наряду с моделями отдельных аппаратов используют модель всей системы. Необходимость последней обусловлена тем, что процессы, протекающие в отдельных аппаратах, влияют друг на друга. В силу этого оптимизация отдельно взятого аппарата без учета его связей с остальными аппаратами может привести к тому, что весь технологический процесс в целом будет протекать не в оптимальном режиме. [c.3]

Сначала рассматривают вариант IV, поскольку тогда решается принципиальный вопрос об использовании математической модели при автоматической оптимизации. В данном случае могут использоваться как активные, так и пассивные методы поиска оптимума на объекте. Известно, что химико-технологические процессы, — как объекты управления — (в том числе и рассмотренные два реактора синтеза аммиака) обладают такими динамическими свойствами по сравнению со статическими свойствами возмущающих воздействий, что пассивные методы поиска оптимума фактически не применимы. Остаются активные методы поиска (экстремальные системы). Ниже будет показано, что и эти методы прямого поиска на объекте не дают нужного экономического эффекта из-за динамических свойств объекта управления и статических свойств возмущающих воздействий. [c.369]

Современные химико-технологические процессы отличаются чрезвычайной сложностью. Соответственно сложна и кинетика химических процессов, протекающих в реакторах. Поэтому оптимизация работы химического производства является очень трудной задачей. Один из возможных путей ее решения — это отработка элементов конструкций и технологии на действующих аппаратах производственных размеров. Такой экспериментально-эмпирический метод хотя и дает надежные результаты, связан с большими затратами средств и времени, а в ряде случаев может оказаться и небезопасным, например, когда необходимо выяснить допустимые пределы изменения параметров системы и воспроизводить предельные, т. е. аварийные режимы. [c.321]

К сожалению, такой метод оптимизации полностью еще не изжит. Но он стал уже анахронизмом. Развитие кибернетики — науки об управлении сложными системами, широкое распространение быстродействующей вычислительной техники привели к формированию оптимизации как целостного научного направления с едиными методами, применимыми к самым разнообразным областям техники. Разработка современного химико-технологического процесса включает оптимизацию как совершенно необходимый этап. [c.244]

В главе 3 исследуются вопросы, связанные с методами экономической оценки химико-технологических процессов и производств. Описывается система показателей, обеспечивающая достаточно хорошее приближение к обобщающему показателю эффективности производства — производительности общественного труда, показателю, который пока не может быть непосредственно применен при оптимизации на низших ступенях иерархии общественного производства. [c.10]

Методы кибернетики приложимы к любым системам, поэтому они могут быть применены в химии и химической технологии и реализованы с помощью технических средств кибернетики — вычислительных машин. При этом методы кибернетики позволяют выявить новые закономерности протекания химикотехнологических процессов и наметить пути их оптимизации ч управления. Кибернетика химико-технологических процессов сформировалась в самостоятельный научный раздел химической технологии, обогатив химическую технологию математическими методами и приемами анализа, благодаря чему были заложены подлинно теоретические основы химической технологии. [c.8]

Девятов Б. Н., Хорькова Г, С. Метод оптимизации системы контроля и управления распределенными химико-технологическими процессами.— Докл. АН СССР , 1969, т. 184, № 4, с. 896—899. [c.279]

Основу этой книги составляет рассмотрение закономерностей контактных взаимодействий и кинетики процессов структурообразования в высококонцентрированных дисперсных системах в условиях динамических (механических) воздействий на них в присутствии поверхностно-активной среды с целью обоснования путей и разработки методов интенсификации и оптимизации гетерогенных химико-технологических процессов в таких системах, а также процессов получения высоконаполненных твердой фазой дисперсных материалов. [c.13]

Анализ показателей, определяющих экономическую эффективность любого технологического процесса в химической промьшшенности позволяет отнести к определяющим параметрам степень превращения основного вида сырья на стадии го химического взаимодействия [60]. Использование этого параметра в роли единственного и независимого переменного при заданной совокупности остальных параметров на каждой последующей стадии сложной химико-технологической системы позволяет весьма приближенно решать задачу оптимизации процесса ректификации. Зная оптимальное значение степени превращения сьфья, можно определить тип и размеры основной аппаратуры, используемой на каждой последующей стадии технологической схемы. Применительно к стадии, на которой осуществляется разделение продуктов реакции путем ректификации, это позвопит сузить границы изменения остальных параметров и облегчит возможность использования аналитических методов поиска оптимума с учетом описания только технологических параметров. [c.60]

Одной из основных задач химической технологии является создание новых высокозффективных процессов и совершенствование уже действующих. Ее решение возможно только с помощью разработки и использования систем автоматизированного проектирования и оптимизации химико-технологических процессов. Системы автоматизированного проектирования уже внедряются в проектных и научно-исследовательских институтах, в конструкторских бюро. Их развитие обусловлено широким внедрением средств вычислительной техники и прикладного математического обеспечения. В основе таких систем лежит бурно развивающийся метод математического моделирования - изучение свойств объекта на математической модели. [c.4]

Так появилась необходимость в дальнейшем усовершенствовании науки о химической технологии, а по существу в развитии нового научного направления по созданию теоретических основ химической технологии. Его основная задача — разработка методов нахождения оптимальных инженерных решений на базе системного подхода, т. е. рассмотрения химического производства как сложной системы, состоящей из большого числа взаимодействующих типовых процессов, на основе детального анализа закономерностей протекания этих процессов. Возникли новые научные дисциплины химическая кибернетика, оптимизация химико-технологических процессов и др. Все они опираются на закономерности протекания типовых процессов химической технологии. Теоретические основы химической технологии в нашей стране разрабатываются Н. М. Жаворонковым, В. В. Кафаровым, В. А. Малюсовым и многими другими учеными. [c.8]

Решение задачи разработки схемы химико-технологической системы с помошью простого перебора всех возможных вариантов и последовательной их оптимизации практически невозможно, поскольку их число становится огромным уже при сравнительно небольшом числе аппаратов. Такой прием тем более не может быть использован для производства, где работают десятки, а иногда и сотни аппаратов. В связи с этим необходимо опираться на другие методы синтеза ХТС с меньшими затратами. [c.61]

Особую страницу научной деятельности М. Ф. Нагиева составили исследования рециркуляционных процессов в химической технологии. Эти исследования проводились ученым систематически на протяжении всей жизни. Развитие их привело к созданию метода расчета и выбора наиболее эффективно работающего реакционного узла и разработке методологического подхода для определения оптимальной структуры химико-технологической системы и составлению ее математической модели, служащей основой для исследования и оптимизации сложного комплекса. [c.9]

Авторы выражают благодарность сотрудникам НИФХИ им. Л. Я. Карпова и других организаций, оказавшим помощь при подготовке следующих Разделов Методы сопряженных направлений (А. Р. Беляевой), Расчет стационарных режимов химико-технологической схемы изомеризации н-пентана (Н. Н. Зиятдинову и В. Б. Покровскому), Оптимизация процесса полимеризации изопрена в производстве синтетического каучука (С. Л. Подвальному и Е. М. Михайловой), Расчет отделения синтеза аммиака (Д. Н. Мотылю), Оптимизация конструкционных параметров в теплообменной системе (Г. В. Михайлову и В. С. Виткову). [c.5]

Важнейшим условием повышения эффективности химико-техно-логических процессов является широкое применение методов математического их моделирования и оптимизации на основе современных средств вычислительной техники. Сущность метода математического моделирования химико-технологического процесса заключается в описании наиболее существенных его сторон системой математических выражений (уравнений, неравенств и т. п.). Вместе с ограничениями, налагаемыми на пррцесс (например, достижение предельных нагрузок, температур и т. п.), эти стороны составляют математическое описание или знаковую модель процесса. Численное решение на вычислительной машине, полученной системы уравнений для множества вариантов исходных данных является основой исследования процесса и нахождения оптимальных условий его проведения. [c.107]