Математическая модель химического комплекса

Теория рециркуляции сделала возможным создать наиболее общую математическую модель химического комплекса любой сложности и тем самым обеспечить возможность его оптимизации. Этим объясняется то, что методы оптимизации химических комплексов впервые были начаты и реализованы на основе теории рециркуляции [11,12,61]. [c.20]

Методика составления уравнений материальных потоков, элементы математической модели химического комплекса. Метод решения задачи с помощью закона приведения сложных смесей. Дифференциация системы уравнений на главную и вспомогательную. [c.91]

Математическая модель химического комплекса [c.71]

Для выбора оптимальных условий синтеза ДМД, а также расчета промышленных реакторов была создана математическая модель приведенного комплекса химических превращений [7]. Эта модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, учитывающих важнейшие стадии образования целевого и побочных продуктов. На рис. 2 результаты выполненных с помощью [c.699]

Современный химический комплекс (комбинат) характеризуется большим количеством сопряженно функционирующих агрегатов. Оптимизацию такого комплекса можно осуществить на базе общей математической модели всего комплекса в целом. Эта модель содержит уравнения материальных и тепловых потоков между всеми агрегатами ХТК и зависимости, характеризующие динамику протекающих процессов во всех агрегатах системы и между ними. Оптимизацию на базе такой общей модели в соответствии с определенной целевой функцией мы называем глобальной. Обычно математическая модель ХТК содержит еще большее количество переменных, линейных и нелинейных зависимостей. [c.155]

Изложенная схема расчета интеграла состояний системы не содержит ограничений на природу и величину потенциальной энергии межчастичного взаимодействия. Это позволяет определить аксиоматику построения математической модели состояния равновесной системы. Равновесный состав должен удовлетворять 1) уравнениям ЗДМ, описывающим образование молекулярных форм, приводящих к эффективному уменьшению экстремума свободной энергии Гиббса [5] 2) максимальному числу линейно-независимых стехиометрических уравнений закона сохранения вещества и заряда 3) уравнению связи измеряемого свойства системы с равновесными и исходными концентрациями составляющих частиц. Термодинамика не дает априорных оценок предельных концентраций компонентов системы, допускающих указанные приближения структуры жидкости. Состоятельным критерием возможности применения модели идеального раствора для комплексов, по-видимому, может служить постоянство констант химических равновесий при изменении концентраций компонентов системы, если число констант, необходимых для адекватного описания эксперимента, не превышает разумные пределы. [c.18]

В краткий курс включены также новые разделы, посвященные рассмотрению термодинамики самопроизвольных и несамопроизвольных процессов и термодинамику координированных систем. Это особенно важно при интенсификации процессов химической технологии, создании новых технологий, химических комплексов на базе использования природного сырья органического и неорганического происхождения и при разработке математических моделей для оптимального управления их работой. [c.3]

Законы термодинамики и различные физико-химические закономерности используют при конструировании реакционных аппаратов, при создании новых технологий и разработке математических моделей для проектирования и управления сложными химико-технологическими комплексами. При создании математических моделей составляют уравнения материально-тепловых балансов, уравнения изотерм и изобар химических реакций, выражения законов действующих масс. [c.13]

Таким образом, очевидно, что реализация системного подхода к исследованию технологических процессов приводит к созданию комплекса математических моделей элементов, взаимосвязь между которыми определяется принятой иерархической структурой. На первой ступени иерархии рассматриваются режимы работы отдельных аппаратов на второй ступени иерархии (цех, химический завод) исследуется функционирование совокупности аппаратов с учетом их взаимного влияния. [c.285]

На основе разработанных математических моделей, описывающих различные динамические режимы работы ректификационных колонн, разработан комплекс вычислительных программ, позволяющий моделировать и рассчитывать технологические системы, в которых осуществляется контроль и управление режимами пуска, останова и переходными процессами, протекающими в ректификационных колоннах, на примере расчета схемы очистки метанола - сырца с учетом химических взаимодействий. [c.32]

В технологических аппаратах — элементах БТС — протекают процессы переработки и превращения исходного сырья в целевые продукты биохимического производства. Разнообразие процессов в БТС обусловливает большой набор различных технологических аппаратов, в которых осуществляются гидромеханические, тепловые, диффузионные, химические и биохимические процессы. Применение принципов системного подхода к анализу БТС приводит к созданию комплекса математических моделей элементов, взаимосвязь между которыми определяется структурой БТС. Различная сложность технологических элементов, требования к точности [c.102]

Неуклонные тенденции развития химических технологий, связанные с интенсификацией химико-технологических процессов, разработкой аппаратов большой единичной мощности, проектированием энергосберегающих малоотходных и безотходных производств, работающих в условиях функционирования автоматизированных систем управления, построенных на базе современных вычислительных комплексов, предопределили углубленное отношение к разработке математических моделей типовых аппаратов химико-технологических процессов. [c.7]

Математическая модель ХТС, как правило, представляется в виде комплекса вычислительных программ, включающего математическое описание процессов, аппаратов и оборудования, количественное представление потоков и описание способа связи между совокупностью аппаратов н агрегатов схемы. Необходимые для этой цели алгоритмы материальных и тепловых балансов практически всех видов оборудования, а также алгоритмы расчета процессов в массообменных аппаратах применительно к газо-переработке были рассмотрены выще. Кроме того, математическая модель ХТС должна быть обеспечена банком данных и оперативной информационной системой физико-химических и термодинамических свойств чистых компонентов и их смесей, представляющих собой обрабатываемые потоки в аппаратуре и оборудовании схемы. [c.313]

Объектами современной кинетики служат реакции разнообразных молекул, ионов, свободных радикалов, молекулярных комплексов и др. Реакции исследуют в широком интервале условий температуры, давления, фазового состояния вещества, а также при фазовых превращениях веществ и воздействии на вещество света, проникающего излучения, магнитного и электрического полей. За последние сорок лет разработан богатый арсенал кинетических методов и приемов исследования, позволяющих следить как за медленными, так и за очень быстрыми превращениями частиц (от до 10 2 с )- Создана специальная аппаратура для зондирования поведения частиц вблизи вершины потенциального барьера. В теоретической кинетике предложен ряд моделей экспериментального акта с использованием идей и аппарата квантовой химии. При анализе многостадийных химических реакций широко применяются математические модели и компьютерный расчет. Успешно развивается химическая информатика в виде разнообразных банков кинетических данных. [c.11]

Открытые в 1951 г. Б.П. Белоусовым автоколебательные реакции являлись первым химическим примером самопроизвольного перехода от хаоса к порядку и привлекли внимание исследователей во многих странах мира. Успех последних десятилетий — количественное кинетическое описание комплекса атмосферных реакций. Оно ста то возможным благодаря развитию компьютерных технологий и созданию сложных математических моделей, адекватных натурным условиям. [c.153]

В. В. Кафаров так изложил содержание математического моделирования химических реакторов Сущность метода математического моделирования заключается в том, что деформация модели процесса изучается не на физической модели как при физическом моделировании, а непосредственно на самой математической модели. Математическое моделирование ни в коей мере не противопоставляется физическому моделированию, а скорее призвано дополнить его имеющимся арсеналом средств математического описания и численного анализа. По существу, методы физического моделирования также базируются на тождественности математического описания процессов в исследуемом объекте и его физической модели. Однако они не рассматривают конкретных свойств математического описания на основании сравнения некоторых определяющих комплексов в общих математических уравнениях... . Для решения дифферен- [c.82]

Важнейшим этапом комплекса явлений, составляющих физико-химический процесс огневого обезвреживания сточных вод, является испарение капель, продолжительность которого в большинстве случаев определяет полное время процесса обезвреживания. Для изучения этого процесса используется математическая модель, реа- [c.40]

Основой расчета МТБ ХТС является управляющая программа (см. схему IV-5), которая осуществляет такие функции, как выбор основного метода расчета МТБ, определение независимых блоков ХТС и комплексов, порядок их расчета и метод расчета, осуществляет связь с проектировщиком, библиотеками физико-химических свойств и типовых математических моделей, описывающих процессы производства. [c.81]

Технология плазменного разложения растворов была первоначально разработана применительно к переработке нитратных реэкстрактов урана, регенерированного при радиохимической переработке твэ-лов уран-графитовых реакторов, предназначенных для производства плутония [2]. Соответственно, параметры и свойства процесса относятся к этому объекту. Однако особенность электроплазменной технологии как раз в том, что она является физической технологией, невосприимчива к химической формуле сырья и имеет, до некоторой степени, универсальный характер. Возможные ограничения или вариации технологии связаны, как это будет показано ниже, больше с природой сырья растворимостью, температурным коэффициентом растворимости, со структурой молекулярных комплексов в растворе, с устойчивостью продуктов, оксидов и оксидных композиций, требуемым сертификатом на продукт и т.п. [3]. Именно поэтому сначала целесообразно рассмотреть математическую модель процесса с тем, чтобы в дальнейшем правильно оценивать технические, экономические и экологические параметры реальных приложений и в сфере [c.163]

Наиболее полно весь комплекс указанных вопросов может быть решен на основе анализа математической модели, адекватно описывающей зависимость показателей качества коньячных спиртов от их химического состава. [c.63]

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОМПЛЕКСА ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ [c.72]

Технические трудности, связанные с решением подобных задач, можно отнести за счет громоздкости математических моделей отдельных процессов промышленного комплекса. Типизация и упрощение математических моделей процессов химической технологии позволяют приблизить методы теории оптимального управления к решениям конкретных производственных задач. [c.277]

Процесс полимеризации этилена под высоким давлением представляет собой сложный комплекс гидродинамических, тепловых, химических и физико-химических явлений. Математическая модель процесса состоит из блоков,описывающих эти явления блоки уравнений кинетики, уравнения теплового баланса реакционной смеси, теплового баланса теплоносителя в рубашке, баланса импульса, блок тепло-физических и реологических свойств реакционной фазы, расчёта конструктивных параметров и расчёта ММР ПЭ. [c.68]

При разработке математических моделей химических реакторов часто лимитирующей (в смысле времени и надежности) становится стадия раскрытия составляющих этих моделей, характеризуюпщх химическую реакцию. Актуальность проблемы, внимание к ней исследователей, специфичность используемых методов выдвинули этот комплекс вопросов в самостоятельный раздел инженерной химии. [c.423]

Началом процедуры является построение самых общих структурных схем или диаграмм процесса, аналогичных рассмотренным выше, которые затем детализируются. При этом переход от диаграмм к математическим моделям осуществляется не в лингвисти-чески-смысловой форме, как это делается, например, в [4], а автоматизированно. Программный комплекс BOND метода включает 17 основных программ на языке Фортран и позволяет воспринимать информацию в виде диаграмм процессов перерабатывать эту информацию сообщать пользователю, какой вид системы уравнений соответствует введенной диаграммной информации и, если этот вид удовлетворяет пользователю, то ЭВМ идентифицирует параметры модели находит решение уравнений математической модели и построит графики изменения требуемых переменных состояния процесса [10J. Пользователь оценивает полученную количественную информацию с физико-химической точки зрения, и если она его не удовлетворяет, то он вносит коррекцию в рисунок процесса в виде диаграммы, которая изображается на экране дисплея. Так в результате диалога пользователя с ЭВМ итеративно рождается правильный диаграммный образ физико-химического процесса и параллельно с ним в ЭВМ автоматически формируется система уравнений, представляющая адекватную математическую модель процесса в рамках представлений данного пользователя til, 12]. [c.226]

Несмотря на различную физико-химическую природу рассмотренных выше процессов, разработка математических моделей каждого из них и методология определения параметров во многих аспектах имеет много общего. Прежде всего для каждого из процессов характерны такие этапы, как исследование условий химического и фазового равновесия, причем для большинства из пих по единой методологии и одним и тем же моделям оценка гидродинамической структуры систем с двумя (и более) фазами применительно к выбранному типу оборудования оценка параметров кинетических закономерностей (коэффициентов массопередачи, площади поверхности раздела фаз, коэффициентов диффузии и т. д.) для учета реальных условий массоиереноса установление механизма химических реакций и оценка параметров (для процессов химического превращения, хеморектификации, хемосорбции), выбор разделяющего агента (для комплексов с разделяющими агентами). [c.94]

С точки зрения химической технологии важно знать, на что расходуется энергия, подводимая к аппарату. Все виды энергозатрат на протекание необратимых процессов в системе характеризует диссипативная функция ФХС (локальное производство энтропии). Диссипативная функция многокомпонентной неидеальной двухфазной дисперсной смеси, в которой протекают химические реакции совместно с процессами тепло- и массопереноса, получена в работах [6, 71 и подробно анализируется в 1.4 книги. Разложение диссипативной функции на движущие силы и потоки приведено в табл. 1. Таблица движущих сил и потоков, дополненная энергетическими переменными систем гидравлической, электромеханической и псевдоэнергетической природы, служит основой при построении комплекса процедур автоматизированного формирования математических моделей, исходя из топологического принципа формализации ФХС. [c.10]

Затем изложены принципы построения моделируюш их алгоритмов ФХС по диаграммам связи. Приведение математической модели ФХС к форме информационного потока в виде блок-схемы является основной промежуточной стадией между формулировкой уравнений модели и составлением программы численного решения уравнений на ЭВМ. Существующие методы блочно-ориентированного программирования требуют наличия полных аналитических описаний всех составных частей системы, недостаточно формализованы, и эффективность этих методов в значительной мере определяется уровнем квалификации и интуицией исследователя. Рассматриваемый метод топологического описания ФХС открывает путь к формализованному построению полного информационного потока системы в виде блок-схемы непосредственно по связной диаграмме ФХС без записи системных уравнений, что снижает вероятность принятия ошибочных решений. При этом блок-схема моделирующего алгоритма ФХС всегда основана на естественных причинно-следственных отношениях, соответствующих механизму исследуемого физико-химического процесса. Моделирующий алгоритм, синтезированный по связной диаграмме, представляет блочно-ориентированную программу более высокого уровня, чем информационные потоки, составленные вручную на основе аналитического описания ФХС. В такой программе каждому блоку соответствует определенный оператор, а сам алгоритм непосредственно подготовлен для программирования на аналого-цифровых комплексах с применением современных операционных систем. [c.292]

Системы ситуационного управления — это интеллектуальные автоматизированные системы, вырабатывающие в режиме диалога с ЛПР управляющие решения на основе накопления и переработки знаний о структуре, свойствах и характеристиках функционирования сложных объектов, для которых в настоящее время частично или полностью не существует полных математических моделей. Эти системы используются для управления сложными промышленными комплексами (отдельными предприятиями, отраслями народного хозяйства, территориально-промышленными комплексами и регионами) в условиях неполной информации, сложными техническими системами (газотранспортными, энергоснабжения, трубопроводными системами магистрального транспорта химических продуктов и др.), для планирования работы в сложных ситуациях (составление графиков работы или циклог- [c.25]

Сложные и многообразные вопросы повьпцения эффективности технологических процессов в химической промышленности (особенно типовых процессов) можно решать только на основе совокупного изучения экономики и технологии. Данная книга - попытка показать возможность практаческого применения синтеза экономики, математики и химической технологии, осуществленного авторами путем разработки комплекса экономико-математических моделей химико-техноло-гических систем. [c.3]

На рис. 2.4 представлена комплексная блок-схема решения проблем прочности, ресурса и безопасности таких потенциально опасных объектов, как атомные электростанции (АЭС), ракетно-косми-ческие комплексы (РКК), летательные аппараты (ЛА), атомные подводные лодки (АПЛ), теплоэлектростанции (ТЭС), химические производства (ХП) и магистральные трубопроводы (МТ). Эти проблемы охватывают все стадии жизненного цикла объектов проектирование, изготовление, испытания и эксплуатацию. Проектирование включает в себя разработку и согласование технического задания (ТЗ) с введением базовых требований по прочности, ресурсу и безопасности. Сама разработка проекта состоит из ряда стадий (принципиальные схемы, предэскизный, технический и рабочий проекты). На этой стадии разрабатываются физические и математические модели с применением ЭВМ и систем автоматизированного проектирования (САПР). [c.101]

Современное развитие методов решения задач химической кинетики привело к настоятельной необходимости перехода на качественно новый уровень этих исследований и приемов формирования математических моделей. Такой переход должен не только освободить исследователя от рутинной работы по поиску и подготовке уже известной в пауке информации, но и, самое главное, обеспечить реализацию единой липип математической технологии решения задач — от постаповкп задачи, выбора моделей и их полного информационного обеспечения всеми необходимыми физико-химическими данными до оперативно формируемых программных комплексов, с помощью которых можно решить поставленную задачу. Важно, чтобы эта линия была непрерывной и оперативно действующей, без технологических разрывов в обработке данных, что, по существу, определяется полным превращением разрозненной информации и индивидуальных программ в информационны п программный продукт соответственно и всесторонпим использованием системных средств манипулирован я таким продуктами. [c.7]

Многолетняя разработка Манчаровского нефтяного месторождения, расположенного в Бирской впадине Волго-Уральской антеклизы, привела к сильному засолению (41,6-85,8 г/л) подземных вод верхнепермских комплексов (см. табл. 28). В свою очередь, их разгрузка на поверхность вызвала коренное изменение гидрохимического режима реки — одного из основных источников хозяйственного водоснабжения и орошения исследуемого района. Поэтому моделирование процессов смешения вод различных химических типов — важная теоретическая и практическая задача. Как отмечают А. А. Дзюба и др. [ 1987], на основе математических моделей смешения можно осуществлять оперативный контроль за изменением гидрохимической обстановки на реках и прогнозирование концентраций компонентов на различных участках реки. [c.250]

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]

Для повышения достоверности при определении потребности пред" приятий в робототехнике следует применять модели и программы, базирующиеся на методах имитационного моделирования. Разработан целый ряд систем имитационного моделирования, работающих в различных режимах применительно к гибким автоматизированным производствам. Эти системы реализованы в виде пакетов программ на вычислительных комплексах СМ 4. На этой основе может быть создана математическая модель изготовления изделий на роботизированных комплексах применительно к предприятиям химического машиностроения. В качестве входных параметров модели приняты массивы отдельных операций всех видов производств данного предприятия, технические характеристики известных ПР и их систем управления, кинематические и динамические характеристики технологической оснастки. В основу модели заложены все перемещения и манипуляции, необходимые для полностью автоматизиро- [c.45]

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]

Два последних десятилетия характеризовались стремительным развитием н совершенствованием средств вычислительной техники, методов вычислительной математики, а также всего комплекса научных идей, который обычно понимается под термином математическое моделирование . Использование метода математического моделирования для расчета процессов и аппаратов химической технологии позволяет значительно сократить путь от принципиальной разработки процесса до его аппаратурного оформления и внедрения в промышленную практику. Математические модели всех процессов основаны на использовании тех или иных форм уравнений макроскопического переноса вещества и энергии, и успех математического моделирования в большой мере определяется адекватностью и надежностью основных уравнений переноса. До последнего времени в качестве основных уравнений массоэнергопереноса использовались линейные уравнения типа уравнений диффузии и теплопроводности, хотя известно, что область их применения ограничена умеренными значениями потоков и градиентов. Удовлетворительная точность расчета конкретных процессов, достигавшаяся при использовании линейных форм уравнений переноса, объясняется тем, что в большинстве случаев целью расчета являлось определение параметров стационарных режимов массоэнергопереноса. Возросший интерес к нестационарным режимам массоэнергопереноса, а также расширение номенклатуры материалов, с которыми имеет дело химическая технология, привели к обнаружению целого ряда нелинейных эффектов при массо-энергопереносе, которые не могут быть истолкованы в терминах линейной теории. [c.7]

Современные методы и средства вычисления позволяют с любой точностью реализовать математические модели, включающие сложные комплексы взаимосвязанных термодинамических, кинетических, гидродинамических зависимостей разработаны математические описания многих типовых объектов химической технологии и методы поиска экстремальных решений сложных многонараметрических задач [1-5]. [c.6]