Применение ЭВМ для оптимизации технологических процессов

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]

К первой группе относятся разработчики систем — специалисты, обладающие глубокими знаниями проблемы, способные поставить, сформулировать и формализовать задачу. Практические знания в области вычислительной техники у этой группы специалистов проявляются как знание алгоритмов решаемых задач и основ программирования (на уровне процедурно-ориентирован-ных языков). Сюда можно отнести химиков-технологов, специализирующихся в области применения вычислительной техники для моделирования и оптимизации технологических процессов. [c.4]

В. В. Клименко. Алгоритм адаптивного предсказывающего фильтра для нестационарных процессов. — В сб. Применение математических методов для оптимизации технологических процессов производства строительных материалов . Братск, Стройиздат , 1973, с. 80. [c.133]

Внедрение математических методов и применение электронно-вычислительной техники для оптимизации технологических процессов и управления ими, использование достижений кинетики и катали- [c.4]

В настоящее время изданы обобщающие монографии, касающиеся физико-химической механики контактных взаимодействий металлов, дисперсий глин и глинистых минералов. Однако в области вяжущих веществ, в частном случае тампонажных растворов, такие обобщения практически отсутствуют. В этом направлении накоплен большой экспериментальный материал, который изложен в разрозненных статьях, в специальных журналах, информационных изданиях. Уже сейчас высказан ряд различных гипотез и предположений о механизме формирования дисперсных структур в твердеющих системах, которые требуют однозначной трактовки с позиций физико-химической механики с использованием данных об этих процессах, получаемых с помощью различных физических, физико-химических и других методов исследований. Поэтому, наряду с изданием монографии С. П. Ничипоренко с соавторами Физико-химическая механика дисперсных минералов , немаловажное значение имеет издание настоящей книги. Исходя из имеющихся экспериментальных данных в книге сформулированы некоторые принципы и закономерности формирования дисперсных структур на основе вяжущих веществ. Конечная задача физико-химической механики заключается в получении материалов с требуемыми свойствами и дисперсной структурой, с высокими прочностью, термостойкостью и долговечностью в реальных условиях их работь и в научном обосновании оптимизации технологических процессов получения тампонажных растворов и регулировании их эксплуатационных показателей. Для этих целей широко используется обнаруженный авторами в соответствии с кривой кинетики структурообразования цементных дисперсий способ их механической активации, который получил вполне определенную трактовку. В отношении цементирования нефтяных и газовых скважин разработаны глиноцементные композиции с применением различного рода поверхностно-активных веществ, влияющих на процессы возникновения единичных контактов и их прочность в пространственно-коагуляционной, коагуляционно-кристаллизационной и конденсационно-кристаллизационной структурах. [c.3]

Чтобы процесс был наиболее экономичен, он должен проходить возможно быстрее на всех этапах при максимальном использовании сырья, минимальных затратах энергии и как можно более высоком выходе с единицы объема оборудования. Эти основные задачи приводят к установлению технологических принципов. Решение первой из них основано на проведении всего процесса при возможно более высокой движущей силе и наилучшем использовании разностей потенциалов на каждом этапе процесса. Таким образом, основополагающим будет принцип наилучшего использования разности потенциалов. Другие, менее существенные, принципы— наилучшего использования сырья (исходных продуктов), наилучшего использования энергии, наилучшего использования оборудования. Необходимо также учитывать такой фактор, влияющий на скорость превращения, каким является сопротивление, оказываемое системой этому превращению. Наконец, пятый принцип— технологической соразмерности, т. е. устранения противоречий, возникающих при использовании четырех первых принципов. Применение принципа технологической соразмерности соответствует, следовательно, своего рода качественной оптимизации рассматриваемой проблемы. Последующие количественные решения принадлежат уже области системотехники и оптимизации сложных систем. Они позволяют выбрать альтернативное решение, дающее наибольшую эффективность и надежность с технической точки зрения и обоснованное экономически. [c.347]

Иногда физико-химические данные о технологических процессах настолько неточны, что создание точных модулей вообще не имеет смысла. Модули, которые часто используются при проектировании различных ХТС, должны быть построены таким образом, чтобы для вычислительных операций при их расчете требовалась минимальное машинное время. Для этой цели необходимо использовать алгоритмы оптимизации стратегии решения символических математических моделей ХТС, основанные на применении двудольных информационных графов. [c.60]

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]

Таким образом, применение методов теории чувствительности весьма эффективно при разработке новых и оптимизации существующих ХТС. Наиболее перспективным представляется применение этих методов для исследования чувствительности нестационарных процессов, связей между структурой системы и ее параметрической чувствительностью, для решения задач синтеза оптимальных структур ХТС и оптимизации технологических режимов. [c.342]

В книге обобщен отечественный и зарубежный опыт применения поисковых методов оптимизации для решения задач оптимизации химико-технологических процессов (ХТП). [c.7]

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]

Для решения задач оптимизации химико-технологических процессов обычно используют методы нелинейного программирования (поисковые методы) [1, 3] и методы теории оптимального управления вариационного исчисления [4], динамического программирования 15], принципа максимума Понтрягина [6], дискретного принципа максимума 17]. Наибольшее распространение получили поисковые методы как наиболее гибкие и универсальные. Эти методы находят также широкое применение при решении задач идентификации (определение некоторых коэффициентов уравнений, представляющих собой математическую модель исследуемого процесса). Кроме того, поисковые методы могут быть эффективно использованы при синтезе оптимальной структуры химико-технологических систем, который в общем случае представляет собой задачу дискретно-непрерывного программирования в частности, они могут быть использованы при получении нижних оценок в методе ветвей и границ (см. гл. VI). [c.14]

При решении задач оптимизации химико-технологических процессов очень часто ограничения на управляющие переменные являются линейными. Часто они имеют характер простых ограничений на максимальные и минимальные значения соответствующих управляющих переменных (1,9). В схемах, как правило, имеются делители потоков, на коэффициенты деления которых налагаются линейные ограничения вида (1,7). Особенно много таких ограничений будет в задачах синтеза при применении метода структурных параметров (см. гл. VI). Конечно, для решения задачи оптимизации с линейными ограничениями, можно использовать общие методы, разработанные для случая произвольных ограничений. Однако этот случай можно рассматривать отдельно по двум причинам. Первая из них состоит в том, что в задачах, где имеются только линейные ограничения, удается построить более эффективные алгоритмы, используя линейный характер ограничений. Вторая причина состоит в следующем. Математические модели отдельных аппаратов часто могут работать только в некоторой допустимой области. Скажем, если во время оптимизационной процедуры концентраций какой-либо компоненты на входе реактора примет [c.149]

Аналитические выражения прикладной макрокинетики, нужные для оптимизации химико-технологических процессов, некоторые авторы называют математическими описаниями работы реакторов и процессов [12, 27] или математическими моделями процессов [49, 50]. Большие перспективы применения макрокинетических моделей открываются в связи с применением электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Однако расчетно-теоретические исследования на ЭВМ должны сочетаться с экспериментальной проверкой их результатов в критических точках на физических моделях— пилотных установках [51, 52]. [c.34]

Один из возможных способов применения метода Монте-Карло -оптимизация режимов резания при нелинейном критерии оптимизации, например себестоимость механической обработки изделия. Автоматизация технологических процессов, автоматизация управления ими ставит новые задачи. Некоторые из них решают с помощью метода стохастической аппроксимации. [c.115]

Винаров А. Ю., Семенова Е. А., Тихонов И. Д. Применение методов математического моделирования для расчета и оптимизации технологически. процессов получения биомассы.— Микробиологическая промышленность , 1979,, № 1, с. 9—12. [c.273]

Метод математического моделирования за короткое время нашел конкретное применение в исследованиях и расчетах химико-технологических процессов. При наличии математических моделей успешно решаются задачи оптимизации технологических процессов и управления ими. Однако еще сравнительно мало специалистов химической промышленности достаточно знакомы с принципами построения математических моделей и методами их исследования для получения исходных данных в проектировании новых или осуществлении оптимальных режимов действующих химических производств. Это объясняется, во-первых, сложностью и недостаточной изученностью процессов химической технологии и, во-вторых, сравнительно слабым знанием инже-нерами-химиками основ кибернетики. [c.4]

Объединение этих методов в единый комплекс существенно повышает информативность исследований. Так, с помощью растрового электронного микроскопа, совмещенного с рентгеновским либо с электронным спектрометром, просто и эффективно анализируются структурные и композиционные изменения на поверхности материалов в процессе коррозии — микротрещины, питтинги, инородные осадки, зоны измененного химического состава и т. д. Пример из другой области — использование в комплексе электронографии, просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгеновской и Оже-спектроскопии при оптимизации технологических процессов в электронной технике, для контроля структуры и состава поверхности и пленок многокомпонентных материалов. Такие комплексные исследования дали основания для интенсивного применения вместо мас-сивньрх материалов тонких слоев, где реализуются поверхностные эффекты, на основе которых можно создавать микроминиа-тюрные волноводы и модуляторы света и звука, приемники и преобразователи энергии, элементы памяти, различные датчики. [c.216]

Процессы в тонких жидкостных слоях являются одними из весьма перспективных в химической технологии. Применение пленочных аппаратов наиболее целесообразно в тех случаях, когда технологические условия позволяют применить однопроходные режимы, что, например, имеет место в ряде случаев нагрева и охлаждения жидкостей, в абсорбционных холодильных установках и т. д. Эти аппараты наиболее эффективны при нагреве, охлаждении и упаривании жидкостей при малых значениях тепловых потоков ( < 40 10 вт/м ) и малой разности температур (Д< до 10° С). При высоких значениях д и М применение пленочных аппаратов будет вполне оправдано в случае оптимизации технологических процессов. [c.3]

Таким образом, современный уровень развития методов и средств численного решения нелинейных задач МДТТ позволяет (при надлежащем и корректном их применении) широкому кругу специалистов, детально знакомых с предметной областью [84, 123, 125, 151, 153, 275-277, 279, 291-293], получать практически значимые результаты, не достижимые ранее. Результаты численного моделирования помогают при совершенствовании и оптимизации технологических процессов производства труб, что ведет к повышению качества выпускаемой продукции. Они также нужны при анализе прочности и безопасности построенных (или реконструированных) с использованием этих труб участков [c.569]

Авторы надеются, что материалы, приведенные в книге, найдут практическое применение при оптимизации и разработке аппаратуры для химических реакторов, теплообменников с непосредственным контактом фаз и для ряда технологических процессов разделения (абсорбция, экстракция, ректификация, кристаллизация и т. д.). Гл. 3—8 и разделы 1.1 —1.3 написаны Б. И. Броунштейном, гл. 2 и разделы 1.4 и 1.5. - В. В. Щеголевым. Раздел 5.5 написан Б. И. Броунштейном совместно с О, Л. Поляковым и Ю. А. Хватовым. [c.4]

При иланировании совершенствования применяемой техники и технологии должны предусматриваться мероприятия по интенсификации технологических процессов на основе применения новых катализаторов, перехода от периодических процессов к непрерывным, от многостадийных к одностадийным, по оптимизации технологических режимов, применению безотходной технологии и др. [c.129]

Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение функционального оператора (модуля химико-технологического процесса), который используется в дальнейшем для решения задач оптимизации, управления, проектирования процессов, а также для решения задач выс-щих ступеней иерархии химического производства. Необходимость применения системного подхода особенно остро стоит при анализе сложных ФХС, т. е. систем, для которых характерны многообразие явлений, совмещенность и взаимодействие явлений различной физико-химической природы. К таким системам можно отнести процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. [c.3]

Второе нзданйе книги значительно усовершенствовано по сравнению с первым. В него включены новые примеры расчетов процессов, связанных с охраной природы, которые можно выполнять с применением вычислительных машин. Дан расширенный пример расчета целой химико-технологической системы (ХТС) с применением электронной вычислительной машины (ЭВМ). Этот расчет (см. пример 39) разработан преподавателями кафедр Математическое моделирование и оптимизация химических процессов ЛТИ им. Ленсовета и Системотехника Высшей технической школы им. К. Шорлеммера (ГДР, Лейна-Мерзебург) под руководством и при участии профессора К- Хартмана и ассистента В. Коллерта. Одновременно с включением новых примеров изъяты менее удачные примеры, которые были в первом издании. Внесены уточняющие исправления во многие примеры расчетов. [c.4]

Если, однако, из-за большого вычислительного времени (алгоритмы координирования требуют много вычислительного времени) или из-за малости ожидаемого экономического эффекта применение специальных алгоритмов кородинирования невозможно, то рекомендуется измерять величины Ху,и Уд I, и подавать в программу управления. Такой подход рекомендуется и тогда, когда математическая модель одной подсистемы, которая включается в координирование, недостаточно адекватна реальному химико-технологическому процессу, чтобы осуществить оптимизацию только с помощью математической модели. Применение уравнения (IX.31) с использованием измеренных величин ЛС , и у , ведет в любом случае к запаздыванию при определении и реализации оптимальных управлений Иг,ь. Такое запаздывание нельзя скомпенсировать никакими средствами. В этом случае можно определить экономические потери, если применить методы, описанные в разд. IX.3.1. [c.361]

Книга посвящена актуальному в настоящее время вопросу применения математических методов для расчета оптимальных (наилучших) режимов технологических процессов. Дана характеристика основных этапов работ по статической, квазистатической и динамической оптимиаации как действующих химических реакторов, так и при их проектировании. Сопоставлены два важнейших метода оптимизации — метод поиска на объекте и метод оптимизации с помощью математической модели. Большое внимание уделено математическим способам оптимизации — нелинейному программированию и Принципу максимума. [c.4]

Альтернативой метода разностей является подход, связанный с использованием точных формул для нахождения производных. Применительно к задачам оптимизации с. х. -т. с. вывод таких формул в явном аналитическом виде обычно не представляется воз-моншым (ввиду сложности математических описаний химико-технологических процессов). Однако может быть поставлена задача получения алгоритмов, реализующих расчет производных в соответствии с точными формулами для их определения. Методы, основанные на применении таких алгоритмов, будем называть алгоритмическими методами вычисления производи ы X. Основой этих методов служит рассматриваемое ниже понятие сопряженного процесса [33 34 8 с. 202—209]. [c.130]

В настоящее время технологические процессы добычи, транспорта, переработки нефти, применения топлив и масел реализуются не в оптимальных условиях. Для оптимизации этих процессов необходимо составлять соответствующие экстреграммы. С учетом термодинамических условий для фиксирования экстремального состояния ССЕ необходимо одновременное воздействие на НДС двух факторов, например, химического потенциала и механического (или температурного) фактора. В этом случае [c.118]

В последнее время появились многочисленные работы, посвященные вопросам оптимизации различных технологических процессов с применением управляющих вычислительных машин (УВМ). Однако нередко оказывается, что эффект от применения УВМ не оправдывает затрат на ее приобретение. В этом случае использование обычной системы САС с оптимальными заданиями регуляторам [65] оказывается более выгодным, чем применение УВМ. Еще на II Конгрессе ИФАК ставился вопрос о необходимости разработки экономического критерия для определения целесообразности использования УВМ в конкретных случаях. Однако теоретическая сторона вопроса разработана недостаточно. Ниже предлагается методика обоснованного выбора САС или ССО, использующей УВМ [66, 67]. [c.188]

В настоящее время технологические процессы производства, хранения, транспортировки и применения битумных эмульсий не всегда реализуются в оптимальных условиях. Оптимизация данных процессов подразумевает создание соответствующих экс-треграмм в лабораторных условиях и распространение их на практику. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология