критерий физические методы на основе

Физическое моделирование. Основой рассматриваемого вида моделирования служит теория подобия, которая устанавливает условия подобия модели и, оригинала, дает возможность обобщать единичные эксперименты в безразмерных критериях и распространят найденные зависимости на подобные системы. Теория подобия и физическое моделирование получили большое развитие в СССР и хорошо известны инженерам-технологам. Эти методы успешно применяют при изучении, разработке и проектировании тепловых-и массообменны 4 аппаратов, а также гидродинамических устройств. [c.461]

Более совершенным является метод физического моделирования, который позволяет получить структурную модель. В основе физического моделирования лежит возможность сформулировать условия, при которых явления в образце и в модели будут подобными. Эти условия — определенное число инвариантов подобного преобразования, которые принято называть критериями подобия. Критерии подобия могут быть получены или путем использования теории размерностей, или путем математического описания процессов. При этом нет нужды в аналитическом решении уравнений, характеризующих тот или иной процесс, так как это решение получается экспериментально путем построения гидравлических, тепловых, а также аналоговых электрических моде- лей реального процесса. Результаты эксперимента на моделях, представленные в виде графиков, затем превращаются в формулы связи между безразмерными комплексами — критериями. Невозможность создания точных физических моделей заставляет прибегать к упрощениям, и поэтому полученная таким образом математическая модель для использования в практических целях должна быть идентифицирована с образцом. [c.15]

Впервые моделирование как метод научного познания был использован в аэро- и гидродинамике. Была развита теория подобия, позволяющая переносить результаты экспериментов, получаемых на установках небольшого масштаба (моделях), на реальные объекты большого масштаба. Основой таких исследований является физическое моделирование, при котором природа модели и исследуемого объекта одна и та же. Физическое моделирование и теория подобия нашли широкое применение в химической технологии при исследовании тепловых и диффузионных процессов. Были сделаны попытки использовать теорию подобия и для химических процессов и реакторов. Однако ее применение здесь оказалось весьма ограниченным из-за несовместимости условий подобия для химических и физических составляющих процесса в реакторах разного масштаба. Например, степень превращения реагентов зависит от времени пребывания их в реакторе, равного отношению размера к скорости потока. Условия тепло- и массопереноса, как следует из теории подобия, зависит от критерия Рейнольдса, пропорционального произведению размера на скорость. Сделать одинаковыми в аппаратах разного масштаба и отношение, и произведение двух величин невозможно. Вклад химических и физических составляющих реакционного процесса и их взаимовлияние и, следовательно, влияние их на результаты процесса в целом зависят от масштаба. В аппарате небольшого размера выделяющаяся теплота легко теряется и слабо влияет на скорость превращения. В аппарате большого размера выделяющаяся теплота легче запирается в реакторе, существенно влияет на поле температур и, следовательно, на скорость и результаты протекания ре- [c.30]

Если математическое описание процесса на основе уравнений баланса получено, но выполнение численных расчетов по нему вызывает затруднения, то его также можно использовать для получения аналогичных безразмерных комплексов методами теории подобия. В этом случае можно понять физический смысл таких комплексов (их называют критериями подобия) и использовать их не только для расчета коэффициентов массо- и тепло-переноса, но в ряде случаев — и для воспроизведения результатов исследований на установках укрупненного масштаба. [c.130]

Основу для решения задач оптимального расчета и синтеза БТС составляет математическая модель системы, разработанная с учетом иерархического блочного принципа. При этом, основываясь на выработанных показателях эффективности (критериях оптимизации), решаются вопросы оптимального проектирования, оптимального функционирования и управления системы. Системный подход при этом позволяет подняться от изучения отдельных процессов и явлений в элементах БТС до рассмотрения сложной иерархической системы — БТС в целом, используя методы моделирования и формализации физических, химических и биохимических процессов. [c.24]

При физическом моделировании изучение данного явления происходит при его воспроизведении в разных масштабах и анализе влияния физических особенностей и линейных размеров. Эксперимент производят непосредственно на изучаемом физическом процессе. Опытные данные обрабатывают представлением их в форме зависимостей безразмерных комплексов, составленных комбинаций различных физических величин и линейных размеров. Эта безразмерная форма позволяет распространить найденные зависимости на группу подобных между собой явлений, характеризующихся постоянством определяющих безразмерных комплексов, или критериев подобия. Безразмерные -комплексы получают на основе дифференциальных уравнений либо методом теории размерностей. [c.14]

Физическое моделирование предполагает изучение химико-технологического процесса непосредственно при его воспроизведении в разных масштабах и проведении анализа влияния физических параметров и линейных размеров. Эксперименты проводят на исследуемом объекте, а обработка опытных данных осуществляется составлением критериальных уравнений на основе общего метода подобия или анализа размерностей Для составления критериального уравнения методом анализа размерностей входящих в него величин достаточно представить определяемые характеристики процесса как функции определяющих параметров по типу функциональной связи [см. уравнение (1.24)] Степень влияния каждого параметра находится экспериментально и выражается показателями степени при критериях, в которые входит данный параметр. [c.30]

Критериальные уравнения могут содержать не только критерии, полученные методом теории подобия из основного дифференциального уравнения и краевых условий, но и параметрические критерии, выбор которых может быть произведен на основе теории размерности, исходя из физической сущности процесса. [c.24]

Трудно переоценить ту меру воздействия, которое метод БЭТ оказал на области физической химии (гетерогенный катализ, адсорбция и определение размеров частиц), связанные с изучением свойств мелкозернистых и пористых твердых тел. В повседневном обиходе прочно бытует фраза удельная поверхность БЭТ . Но именно столь широкое использование метода, видимо, послужило причиной недостаточного понимания его существа. Допущения, которые лежат в его основе, а также условия, при которых следует или не следует ожидать получения надежных результатов, приводят к тому, что полученные этим методом данные без должных оговорок часто принимаются в качестве не вызывающего сомнений критерия. В частности, это относится к твердым телам, которые содержат очень тонкие поры и дают изотермы типа Ленгмюра в этом случае метод БЭТ может дать совершенно ошибочные значения удельной поверхности. Для несколько более крупных пор, шириной от десятков до сотен ангстрем, распределение пор по размерам может быть рассчитано по изотерме адсорбции с помощью уравнения Кельвина. В последнее время предложен ряд конкретных методов расчета. Однако во всех них очень часто либо недостаточно подчеркивались, либо вовсе упускались из рассмотрения все те ограничения, которые накладываются на область применимости результатов, и те трудности, которые связаны со свойствами реального твердого тела. Так, в хорошо зарекомендовавшем себя методе определения удельной поверхности с помощью измере- [c.7]

Авторы приводят исчерпывающие сведения практически по всем аспектам использования как существующих, так и потенциальных СНГ. В первой части книги основное внимание они уделяют собственно СНГ, рассматривают их особенности, химический состав и методы очистки. Описание авторами физических и химических свойств данных газов является всеобъемлющим. Ими установлены основополагающие критерии, которыми следует руководствоваться при решении практических задач, возникающих при переработке и хранении жидких и эффективном сжигании газообразных углеводородов. Исчерпывающие сведения по термодинамическим свойствам компонентов СНГ могут быть в одинаковой степени полезны как студентам и исследователям, так и специалистам-прак-тикам. Рассмотренные в начале работы вопросы горения, в основе которого лежат реакции окисления углеводородов, логично подводят читателя к установлению характеристик горения СНГ, а затем и к конструированию соответствующих горелочных устройств. Первая часть книги заканчивается рассмотрением вопросов распределения, переработки и хранения (включая весьма важные вопросы техники безопасности) СНГ при их использовании в ком- [c.5]

В книге изложены основы теории вихревых компрессоров. Представлен сравнительный анализ существующих гипотез рабочего процесса. Классифицированы основные виды потерь. Показано влияние определяющих критериев подобия на эффективность вихревых компрессоров. Определены границы автомодельности по этим критериям. Предложены зависимости для пересчета характеристик компрессоров, работающих на газах с различными физическими свойствами при различных числах Маха и Рейнольдса. Особое внимание уделено определению рациональных форм и геометрических соотношений проточной части, разработке конкретных рекомендаций для расчета и проектирования вихревых компрессоров. Приведены примеры наиболее характерных конструкций и апробированных инженерных методов расчета. [c.374]

Изучение закономерностей процесса массопередачи в гетерогенных системах жидкость — жидкость представляет исключительно сложную задачу. В зависимости от конструкции колонны и физико-химических свойств жидкостей характер движения последних может быть либо пленочным, либо капельным. Так как размеры и форма капель самые разнообразные, то не существует единой физической модели процесса массопередачи, на основе которой можно было бы разработать приближенные методы расчета. Поэтому обобщение экспериментальных данных (полученных главным образом в лабораторных колоннах) проводится в основном методами теории подобия. Поскольку при определении критериев подобия обычно исходят из общих уравнений гидродинамики и массопередачи, а не из какой-либо приближенной физической модели, то число критериев подобия превышает десяток. При таком количестве критериев получить критериальные уравнения массопередачи становится практически невозможным. Полученные различными авторами уравнения являются критериальными лишь по форме и правильно описывают процесс массопередачи для систем и параметров, близких к изученным. [c.5]

Методы математического моделирования, основанные на теориях подобия [27, 28], позволившие добиться исключительно больших успехов в ряде нехимических отраслей наук (аэро-, газо- и гидродинамике, тепло- и электротехнике, механике и др.), применительно к химии не оправдали оптимистических прогнозов. Дьяконов Г.К.[29] в результате своих многолетних исследований пришел к выводу об ограниченных возможностях теорий химического подобия, в частности, широко известных четырех критериев химического подобия Д.Дамкелера для моделирования химических процессов. Весьма скромные результаты были получены также при моделировании химических систем на основе принципа ( закона ) физической химии о соответственных состояниях. [c.12]

Моделирование методом масшт абиого перехода иа основе частных соотношений применяется, если нет ни полногч) математического описания процесса, ни критериальных уравнений. Пока что такое положение характерно для ряда производственных процессов. При моделировании таких процессов используют соответствующие технологические параметры таких же подобных или аналогичных производств, сочетая их с табличными или графическими результатами лабораторных исследований. При этом применяются отдельные (частные) соотношения, которые должны быть одинаковыми в модели и образце. В частности, постоянное соотношение объемных скоростей реагирующих масс модели и образца Ум/V o постоянство соотношения потоков материалов, поступающих в аппарат, например газа G и жидкости L (G/L)-, одинаковое значение отношения действительной линейной скорости w к критической Wkp, где под Wkp понимают скорость начала взвешивания (псевдоожиження) зерен при применении взвешенного слоя, скорость уноса частиц (капель) в аппаратах с распылением твердого материала или разбрызгиванием жидкости, скорость газа, соответствующую прекращению стекания жидкости по насадке и затоплению башен с насадкой, и т. п. равенство отношений сечения аппарата и свободного сечения ситчатой полки, выражаемое через диаметр аппарата D и диаметр отверстия решетки doiD j Zd и т. п. Применяются также отдельные критерии, используемые при физическом моделировании. Моделирование методом подбора и применения частных соотношений и критериев требует большого опыта и искусства со стороны проектантов. Во многих случаях, когда проектанты не имеют большого опыта, приходится принимать коэффициенты запаса реакционных объемов в 2 раза или более. Таким образом, математическое описание процессов и математическое моделирование являются народнохозяйственной задачей, решение которой уменьшает затраты на строительство новых производств и снижает себестоимость продукции. [c.33]

На основе анализа и обобщения результатов лабораторных и промысловых исследований, выполненных в различных геолого-физических условиях за последние 15 лет, уточнены и дополнены критерии эффективного применения физико-химических методов увеличения нефтеотдачи с учетом геолого-физических и технологических особенностей строения и состояния разработки нефтяных месторождений. [c.40]

Модель и конструируемый на ее основе критерий должны полностью охватывать фундаментальные процессы, которыми определяются выходные характеристики процесс кодирования оптического сигнала и непосредственно процесс осуществления селекции. В соответствии с этим принадлежность прибора к тому или иному классу должна обусловливаться всей совокупностью существенных признаков, характеризующих процесс трансформации сигнала. Таковы, во-первых, исходное физическое явление, заложенное в основу работы прибора (это могут быть отражение [19], рефракция, дифракция, интерференция, поляризация, абсорбция [60] излучения, использование когерентного излучения перестраиваемых лазеров и вообще любое физическое явление, свойства которого зависят от а), и, во-вторых, характер модуляции излучения. В каждом конкретном случае математическая модель закодированного сигнала в рамках принципиальной общности описания трансформации сигнала будет включать некоторые черты, характеризующие способ кодировання. Способов осуществления непосредственно селекции также достаточно много, начиная от сравнительно простых, таких как применение шкал и эталонов, и до сложнейших преобразований с использованием аппарата матричного исчисления и интегрального преобразования (Фурье, Френеля и т. д.). Совокупность способов кодирования сигнала и осуществления селекции, как нам кажется, достаточный показатель метода получения спектра и, следовательно, класса спектрального прибора, поскольку включает весь комплекс существенных признаков, характеризующих процесс трансформации сигнала. [c.143]

Результаты проведенных исследований позволяют сформулировать основные задачи в области динамики геохимических процессов и предложить методы их решения. Основная задача изучения динамики естественных геохимических процессов — это разработка количественных методов определения генезиса геологических объектов и установление на этой основе критериев поисков и оценки месторождений полезных ископаемых. Решение этой задачи достигается методами математического и физического моделирования динамики геохимических процессов. Геологические исследования, являясь основополагающими, позволяют изучать главным образом лишь результаты длительных природных процессов. Сам же процесс, его развитие в пространстве и времени удается познавать только методами математического и физического моделирования. [c.199]

Фундаментальное допущение, лежащее в основе практического применения метода необратимой термодинамики, состоит в том, что рассматриваемые процессы должны быть достаточно медленными и не должны в значительной степени отличаться от равновесных. Критерий, который служит для оценки этой медленности , здесь определен прагматично (физические критерии обсуждаются в разделе П.З). Скорость процессов должна быть настолько мала, чтобы все потоки линейно зависели от всех сил, действующих в системе. Если это условие выполняется, величины, входящие в выражение функции рассеяния, должны быть связаны между собой серией феноменологических уравнений [c.431]

Движение жидкости представляет весьма сложную картину, зависящую от многих факторов. В подавляющем большинстве случаев аналитическое решение связанных с ним задач, в том числе — расчет гидравлических сопротивлений, оказывается невозможным ввиду сложности уравнений, описывающих это явление. Упрощение уравнений путем отбрасывания некоторых величин, кажущихся второстепенными, может привести (и часто приводит) к существенному отклонению полученных результатов от действительности. Да и перед экспериментальным изучением такого явления встают многочисленные проблемы. Большие, порой неодолимые трудности встречает, также, обобщение результатов опытов, содержащих большое число переменных величин. При решении таких задач плодотворными оказались методы теории подобия и теории размерностей, представляющие собой научную основу опытного исследования физических явлений на моделях. Теория подобия показала, что различные факторы влияют на физический процесс не каждый в отдельности, а совместно. Поэтому, при количественном описании этого процесса надо искать взаимосвязь не между отдельными величинами, выражающими эти факторы, а между их группами, соединив их в особого рода комплексы. Эти безразмерные комплексы, которые называются критериями подобия, следует рассматривать как новые обобщенные переменные, от которых зависит течение процесса. [c.57]

Известны работы, посвященные изучению макроструктуры потоков в импеллерных флотационных аппаратах и прогнозированию процесса в промышленных условиях (пат. Великобритании № 2114023) на основе гидродинамического моделирования без учета флотационных свойств материала. Для этих исследований характерно применение методов теории подобия, заключающихся в создании физической модели процесса (лабораторного аппарата), к которой предъявляются требования геометрического и физического подобия. Последнее означает тождественность некоторого набора безразмерных критериев для процесса в аппарате большого и малого размера (промышленном и лабораторном). Для сложных многофазных систем невозможно добиться одновременного выполнения условия идентичности всех критериев. С использованием этих критериев разными авторами получены различные соотношения скорости вращения импеллера, его размера и удельного расхода воздуха, которые обеспечивают, согласно теории подобия, одинаковые гидродинамические условия флотации. Невозможность создания камер разных размеров с подобной геоме трией потоков очевидна из следующего примера геометрическое подобие означает пропорциональное увеличение всех линейных размеров при масштабном переходе, однако размеры частиц и пузырьков остаются одинаковыми в промышленной и лабораторной флотомашинах. Следовательно, меняется соотношение микромасштаба течения, определяемого диаметром частиц дисперсной фазы, и макромасштаба, который можно оценить по глубине слоя пульпы, площади сечения аппарата или диаметру импеллера в импеллерных машинах. Таким образом, для создания методики масштабного перехода физические модели должны быть дополнены математическим описанием процессов. Методы физического моделирования позволяют устанавливать адекватность математического описания и определять границы изменения коэффициентов, входящих в уравнения. [c.196]

Внутренние напряжения как критерий незавершенности релаксационных процессов существенно зависят от физического состояния полимеров. Влияние физического состояния на внутренние напряжения наиболее наглядно проявляется при нагревании полимеров одного и того же химического состава до температуры ниже и выше температуры стеклования. На рис. 2.9 приведены данные об изменении внутренних напряжений при нагревании покрытий с трехмерной структурой, полученных на основе эпоксидных смол и ненасыщенных олигоэфиров. Внутренние напряжения измерялись поляризационно-оптическим методом. Видно, что при температуре 20 °С, т. е. ниже температуры стеклования, которая для исследованных покрытий в зависимости от их химического со- [c.54]

MOM физическом процессе. Опытные данные обрабатывают представлением их в форме зависимостей безразмерных комплексов, составленных комбинацией различных физических величин и линейных размеров. Эта безразмерная форма позволяет распространить найденные зависимости на группу подобных между собой явлений, характеризующихся постоянством определяющих безразмерных комплексов, или критериев подобия. Безразмерные комплексы получают на основе дифференциальных уравнений либо методом теории размерностей. [c.30]

Физическое моделирование позволяет заменить изучение реального объекта исследованием характеристик уменьшенной, механически подобной модели с последующим переходом от параметров модели к соответствующим параметрам биологического объекта или конструкции. Теория подобия составляет научную основу физического моделирования. Методы теории подобия позволяют перейти от исходных физических величин к некоторым обобщенным переменным — критериям подобия. Этим достигается уменьшение количества физических параметров, описывающих явление, и большая общность получаемых результатов. [c.9]

Анализ размерностей основан на рассмотрении соотношений весьма общего характера и оперирует понятиями, отличающимися высоким уровнем абстрактности. Результаты, получаемые на основе его применения, выражают глубокие физические идеи и обладают большой степенью универсальности. Некоторые из этих результатов — доказательство степенной струк туры комплексов и нулевой размерности критериев, обоснование общего метода определения числа критериев ( тг-теорема ) — освещают принципиальные основания обобщенного анализа. Доказываемые в самом общем виде, они играют важную роль и за пределами собственно анализа размерностей. [c.250]

Существует мнение, согласно которому величины физических свойств молекул могут быть вычислены строго априорно-дедуктивным методом, исходя из свойств простейших частиц, например, электронов и ядер. Стремление к таким расчетам безусловно плодотворно, однако не следует забывать, что в основе их всегда лежат эмпирическке свойства исходных частиц, а в качестве критерия берутся эмпирические свойства органических веществ при неизбежной множественности возможных подходов, упрощений, усреднений и т. п. тот метод расчета оказывается наиболее приемлемым, который дает лучшее совпадение с экспериментальными данными. [c.24]

Проведение процессов химической технологии в аппаратах с организованным движением фаз связано с необходимостью исслеч дования течений, содержащих дисперсные включения в виде сфе рических частиц. Описание совместного движения таких частиц в вязкой среде исследуется приближенно с помощью различных физических моделей, основанных на применении методов статистической механики. В последнее время предпринимались попытки построения приближенных расчетов динамики дисперсного потока при помощи ячеечной и ряда других моделей течения, в основе которых лежат идеи, связанные с использованием данных по гидродинамическому взаимодействию единичных частиц с вязким потоком. Задача обтекания одиночной сферической частицы допускает точную математическую формулировку и сводится к рещению уравнений Навье — Стокса. Однако имеющиеся в литературе решения этих уравнений относятся к области малых значений критерия Рейнольдса Ке, соответствующих стоксовому режиму обтекания, и лищь недавно начались исследования в области умеренных значений Не. [c.6]

Для решения рассматриваемой задачи в настоящее время па предприятиях различных отраслей промышле1шости применяется относительно большое число методических подходов к распределению общих затрат, которые можно объединить в две группы 1) на основе метода отключения (вычитания) расходов на попутную продукцию и полезно используемые отходы и 2) на основе метода пропорционального деления затрат между получаемыми видами продукции на основе физических и стоимостных критериев. [c.308]

Расчет сопротивления сосудов давления хрупкому разрушению должен основываться или на условиях остановки трещины, или на исключении возможности быстрого разрушения от дефектов. Метод расчета, основанный на условии остановки трещины, допускает возможность ее возникновения в локальных областях с повышенной хрупкостью или в зонах высокой концентрации напряжений, но при этом остановка трещины должна произойти раньше чем ее длина достигнет критического размера. Однако это вызовет необходимость для металла листа регламентировать значение критерия Тот В любом случае контроль качества листа обычно дополняется сравнением с уровнем ударной вязкости при испытаниях по Шарпи. Следует напомнить, что подобные соотношения (например, в III части стандарта ASME) не имеют фундаментальной (физической) основы, но результаты экспериментов позволяют ограничить использование определенной группы материалов. [c.176]

В первой главе на основе принципа возможных перемещевий-получены уравнения равновесия для произвольных оболочек и естественные краевые условия. Их вывод базируется на кинема тических и физических гипотезах, которые позволяют учитывать поперечные сдвиговые напряжения, удовлетворяющие необходимым граничным условиям на лицевых поверхностях оболочки. Физические соотношения для армированного материала и критерий прочности для него построены на основе структурного подхода. Дана математическая формулировка структурного рия прочности армированных оболочек и предложен конструк -тивный метод определения гиперповерхности разрушения оболочки в пространстве параметров внешнего воздействия. [c.5]

Теперь можно попытаться определить, какие корреляции являются "хорошими или, скажем, ценными. Очевидно, что наличие абсолютно безупречной линейной зависимости не является в данном случав главным критерием. Важнее иметь корреляцию, позволяющую сделать некоторые выводы. Существенными могут быть корреляции как с за1 иее фиксированными параметрами (рис. 5, 6, 19), с неклассическими величинами (рис. 4), так и по методу de novo. Корреляции могут быть простыми (рис, I, 14—17) или сложными (рис. 3, 4). Они могут быть нелинейными или иметь значительный разброс точек (рис. 18). Однако важнее всего, чтобы они не расходились с физическими и математическими принципами и содержали бы достаточное количество информации. Под последним условием следует понимать не только число точек, даже если это приводит к обнаружению отклонений, а также и равномерное статистическое распределение экспериментальных данных и достаточную точность последних. Все эти требования выполнены на рис. I, эа исключением того, что выбор заместителей не является достаточно представительным. Противоположные примеры, где выводы делаются на основе небольших, недостаточно представительных [c.27]

При использовании метода Монте-Карло отсутствуют объективные критерии отбора конформаций. Внушительное на первый взгляд количество в 10 ООО структурных вариантов может составлять лишь небольшую часть конформаций, подлежащих анализу. Наконец, как и в методах Левитта и Уоршела, Кунтца и соавторов, аппроксимация остатков сферами в методе Танаки и Шераги продиктована не физическими соображениями, а удобствами расчета. В модели никак не отражена конформационная специфика аминокислот. В самом деле, трудно представить, как сферы могут передать конформационные свойства, например, вытянутых лабильных боковых цепей аргинина и лизина с их гидрофобными и полярными участками, имеющими четыре степени свободы (xi—Х4). или плоских боковых цепей триптофана и фенилаланина. Кроме того, потенциалы взаимодействий остатков выбраны на основе незначительного экспериментального материала. [c.292]