Математическое моделирование как метод для проектирования

Настоящая книга в основном посвящена разработке модели ступени центробежного компрессора, которая является ключевой при создании модели компрессорной системы и позволяет рассчитать ее характеристики при сжатии реальных газов с различными термодинамическими свойствами для различных режимов работы и способов регулирования производительности. Особенно большое значение это имеет при проектировании центробежных компрессоров для химической и нефтеперерабатывающей промышленности, где используются смеси реальных газов произвольного состава. Для полученных алгоритмов разработана и отлажена на ЭВМ система процедур для расчета термических и калорических параметров реальных газов, которая используется при обработке опытных данных и математическом моделировании характеристик центробежных компрессоров. Приведены эффективные методы аппроксимации и интерполяции для использования опытных данных в математической модели. В виде отработанных программ они могут сразу применяться в расчетной практике. [c.4]

Стратегия применения метода математического моделирования для решения задач проектирования и эксплуатации химических производств [c.41]

За последние годы стремительно развивается и совершенствуется теория математического моделирования химико-технологических процессов (ХТП) и химико-технологических систем (ХТС). Значительные успехи в области математического моделирования ХТП, разработки методов синтеза, анализа и оптимизации ХТС, появление мощных быстродействующих ЭВМ третьего и четвертого поколений позволили в настоящее время создать целый ряд автоматизированных систем проектирования (АСП) химических производств. [c.8]

Важное значение имеет использование метода математического моделирования при проектировании сложных ХТС и в связи с разработкой проекта АСУ. [c.51]

Применение методов математического моделирования при проектировании и управлении аммиачно-содовым процессом, характеризующимся значительными масштабами производства, высокими капитальными и эксплуатационными затратами, обеспечит заметный экономический эффект. [c.6]

Метод математического моделирования как при решении задачи проектирования, та.к н задачи эксплуатации химических производств, позволяет разработать математическую модель ХТС в целом в виде некоторого функционального оператора, осуществляющего нелинейные преобразования вида [c.42]

В целом математическое моделирование как метод научного исследования дает возможность, с одной стороны, переходить в отдельных случаях непосредственно от результатов исследования на лабораторных и пилотных установках к проектированию промышленных реакторов, минуя опытные и полу опытные установки, а с другой — значительно сокращает время исследования. [c.14]

Специальное программно-математическое обеспечение АСП, позволяющее решать задачи технологического и конструкционного проектирования химических производств, может быть создано только под руководством и при участии инженеров химиков-техно-логов на основе использования методов математического моделирования ХТП, методов синтеза, анализа и оптимизации ХТС, методов теории эвристических решений, а также в результате глубокого изучения и формализации богатого опыта высококвалифицированных инженеров-проектировщиков. [c.12]

Анализ является важнейшим этапом проектирования процессов перегонки и ректификации и характеризуется определением оптимальных режимных параметров процесса и конструктивных размеров аппаратов при заданных технологических требованиях и ограничениях на процесс. Анализ сложных систем ректификации проводится методом декомпозиции их на ряд подсистем с де-тальным исследованием полученных подсистем методом математического моделирования. Проведение анализа сложных систем возможно также при одновременном решении всех уравнений си-стемы с учетом особенностей взаимного влияния режимов разделения в каждом элементе системы. Последний метод анализа является более перспективным для однородных систем сравнительно небольшой размерности, так как в этом методе не требуется рассмотрения сложной проблемы оптимальной декомпозиции системы. [c.99]

В последние годы в Советском Союзе издан ряд книг по вопросам математического моделирования, расчета и оптимизации химических реакторов. Тем не менее, перевод и издание монографии Р. Ариса, крупного американского специалиста в этой области, представляется весьма целесообразным. Предлагаемая читателю книга отличается от других книг этого направления тем, что в ней с максимальной последовательностью проводится строгий математический подход в постановке и решении рассматриваемых задач. Некоторое абстрагирование от излишних физических и химических деталей предмета и четкая формализация проблемы представляются особенно необходимыми сейчас, в период становления научных основ проектирования и эксплуатации химических реакторов и отхода в этой области техники от чисто эмпирических методов. Вероятно, наибольшую ценность такой подход имеет при обучении студентов и аспирантов, для которых автор и предназначает свою книгу. [c.5]

Одним из радикальных способов решения проблем, стояш,их перед проектными организациями, является автоматизация процесса проектирования. В связи с этим неизмеримо возрастает роль модельных методов проектирования, основанных на математическом моделировании и макетировании с отработкой отдельных явлений (процессов) на физических моделях. В этих условиях большое -значение приобретает тщательный анализ опыта разработки и внедрения отдельных программ, технологических линий и САПР на уровне проектного института. [c.26]

В связи с тем, что преимущества использования метода математического моделирования при решении задачи эксплуатации ХТС В настоящее время широко известны, более подробно дадим характеристику основных аспектов и преимуществ использования этого метода при проектировании ХТС. [c.51]

Автор считает, что системотехника внесет значительный вклад в практику и развитие химической промышленности. Пересечение границ химической технологии и других инженерных дисциплин, а также использование прогресса математики для изучения механизмов основных процессов само по себе недостаточно, хотя и является весьма плодотворным. Исследование динамических характеристик, несомненно, вызовет радикальные изменения методов проектирования и их результатов. Применение вычислительных машин и развитие математического моделирования процессов может привести к совершенно новым методам и подходам, которые оправдают себя благодаря экономическим и техническим преимуществам. [c.22]

Определение константы скорости и выяснение вида кинетического уравнения химического процесса (в том числе и гетерогенно-каталитического) имеет большое практическое значение для проектирования промышленных установок с использованием так называемого метода математического моделирования химических процессов. [c.437]

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]

Таким образом, метод математического моделирования связывает 8 единое целое все основные традиционные виды инженерной деятельности химиков-технологов — эксплуатацию, проектирование и исследование ХТС. [c.52]

Уровень требований к расчету и проектированию промышленного оборудования для осуществления контактно-каталитических процессов, интенсивное развитие вычислительной техники и расширение областей ее применения оказывают существенное влияние на задачи математического моделирования гетерогенно-каталитических процессов они становятся намного сложнее, а их решение требует введения новых понятий, методов и средств реализации. Изменяется и сам подход к решению задач математического моделирования. Если до недавнего времени исследователь ставил задачу, исходя из физической сущности каталитического процесса, а затем представлял ее решение математику-вычислителю, то теперь традиционное разделение труда исследователя-химика и математика-вычислителя меняет свой характер, приобретая качественно новые формы. Последнее связано с тем, что построение расчетной модели гетерогенно-каталитического процесса настолько тесно переплетается с разработкой вычислительного алгоритма, что отделить эти стадии друг от друга зачастую невозможно. Для математического моделирования в настоящее время характерна машинно-ориентированная формализация и автоматизация как самой постановки задачи, так и всех процедур, связанных с ее реализацией на ЭВМ. [c.219]

На современном этапе развития метода математического моделирования прикладное математическое обеспечение, используемое на каждой из стадий и по каждому из процессов, достаточно развито и позволяет решать весь комплекс задач на высоком научно-техническом уровне. Используемые пакеты программ на основе исходных данных осуществляют весь комплекс расчетов, и в качестве выходной информации способны давать значения технологических и конструкционных параметров, экономические оценки и т. д., т. е. данные, не только определяющие отдельные стадии проектирования, но и характеристики их взаимосвязи. [c.29]

Показатели, характеризующие свойства и процесс функционирования ХТС, можно определить одним из двух способов а) путем обработки информации, полученной в ходе натурного эксперимента, и б) методом математического моделирования процесса функционирования сложной системы на ЦВМ. Второй метод весьма эффективен для оценки вариантов структуры технологических связей между элементами сложной системы на стадии ее проектирования. [c.34]

Рассмотрим сравнительную характеристику общих стратегий решения задач проектирования и эксплуатации ХТС, особо выделяя -специфику -использования при их осуществлении метода математического моделирования, принципов -синтеза, анализа и оптимизации ХТС. Блок-схемы общих -стратегий решения задач проектирования и эксплуатации представлены соответственно на рис. П-4 и П-5. [c.49]

При решении задачи проектирования ХТС наряду с методом математического моделирования широко применяется метод физического моделирования. Метод физического моделирования используется для нахождения границ деформации коэффициентов уравнений априорной математической модели (в ряде случаев определяются и границы деформации функционального вида этих уравнений). Тем самым указанный метод применяется для масштабирования технологических процессов и аппаратов реальной ХТС, созданной на основе принятой априорной математической модели, и для установления адекватности этой математической [c.50]

При математическом моделировании пленочные реакторы считают аппаратами идеального вытеснения как по жидкой, так и по газовой фазам. При исследовании и проектировании на них распространим метод элементного моделирования. [c.14]

Метод математического моделирования является весьма эффективным средством оценки альтернативных вариантов технологической топологии сложной ХТС на стадиях синтеза и анализа при проектировании объекта химической промышленности. [c.51]

Необходимо особо подчеркнуть, что для целей автоматизированного проектирования объектов химической промышленности разработка методов решения задач синтеза ХТС на основе использования того или иного принципа синтеза ХТС одновременно объективно предусматривает широкое применение принципов математического моделирования ХТС, различных типов математических моделей ХТС и разнообразных методов оптимизации как отдельных ХТП, так и сложных ХТС. [c.143]

Решение задач оптимизации и сопутствующих им задач математического моделирования связано, как правило, с выполнением довольно значительного объема расчетов. Этим до некоторой степени объясняется то, что до создания вычислительных машин, способных быстро и точно производить большой объем вычислительной работы, методы оптимального проектирования практически не имели широкого распространеЕ1ия. Появление вычислительных машин позволило качественно изменить отношение исследователя к задачам оптимизации, где от него теперь требуются предельно точная формулировка задачи и разработка алгоритма, ее решения. [c.28]

Значительный рост мощностей технологических установок обусловил возникновение ряда проблем, связанных с оптимальным использованием внешних и внутренних энергетических ресурсов. Поэтому при проектировании нового и модернизации действующего оборудования особое внимание следует уделять разработке точных методов расчета технологических и конструктивных параметров. Решение указанных задач лежит в основе совершенствования методов математического моделирования и внедрения их в практику исследовательских и проектных работ. [c.6]

Решение этой задачи требует изучения взаимного влияния отдельных подсистем в процессе компоновки генплана, выявления планировочных приемов, используемых при проектирование генпланов, определения механизма влияния местных условий на планировку предприятия и т. п. Использование методов математического моделирования и вычислительной техники в сочетании с упорядочением генплана на основе унификации и модульной координации планировочных элементов является важным направлением улучшения проектных решений генеральных планов, открывает возможности для более глубокого теоретического познания закономерностей формообразования предприятий. [c.154]

Метод математического моделирования используется при исследовании, проектировании и создании новых химических производств, перестройке существующих ХТП, расчетах материального и энергетического балансов химического производства (рис.12.2). [c.142]

Книга посвящена проблеме оптимизации, имико-технологических процессов, возникающей при проектировании новых процессов и интенсификации действующих производств, а также при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Б ней рассматриваются основные этапы этой задачи (расчет стационарных режимов химико-технологических систем, методы безусловной минимизации, алгоритмы учета ограничений), приводятся многочисленные примеры использования описанных методов при решении тестовых и реальных задач оптимизации химико-технологиче-ских процессов. Большое внимание уделено проблеме синтеза хнмико-технологических систем — новому и быстро развивающемуся разделу теории математического моделирования. [c.2]

Особенностью современного развития химической технологии является широкое применение методов математического моделирования, используемых для проведения расчетов, при проектировании и усовершенствовании химикотехнологических процессов. Являясь одним из разделов химической кибернетики, математические методы моделирования и оптимизации позволяют подойти к решению проблем создания промышленных реакторов и химических комплексов с экстремальными технико-экономическими показателями. [c.137]

Выделение ароматических углеводородов из катализатов платформинга бензиновых фракций, избирательная очистка нефтяных масел, очистка керосино-газойлевых фракций, органических продуктов и сточных вод методом экстракции получили широкое распространение в производственной практике. Для анализа работы существующих экстракционных процессов и проектирования новых важным моментом является разработка и внедрение методов математического моделирования, что позволит проводить выбор лучших вариантов технологических решений на ЭЦВМ, подбирать оптимальные режимы работы экстрактора и в целом повышать технико-экономические показатели процесса. Наиболее общим подходом в математическом моделировании экстракции является. использование гидродинамической массообмённой модели. Однггко в связи.с тем, что гидродинамика потоков во многих типах экстракционных аппаратов сложна, а коэффициенты массообмена трудно определяемы, решение многих технологических задач целесообразно выполнять с применением статической модели процесса, основанной на теоретической ступени контакта двух жидких фаз. Такой подход облегчается тем, что статическая модель практически адекватна реальному объекту при равенстве их эффективности, выраженной числом теоретических ступеней контакта. [c.3]

Применение методов и технических средств современной кибернетики значительно облегчает моделирование химико-технологических процессов, включая математическое моделирование, осуществляемое при помощи электронных вычислительных машин. Поэтому связь курса Процессы и аппараты с курсом Химическая кибернетика является наиболее плодотворной для изучения и проектирования сложных, в том числе химических, процессов химической технологии. [c.10]

Ульянов В. М. и бр,//Опыт применения методов математического моделирования при проектировании и эксплуатации распылительных сушилок. М. ТНИИХП, 1974. 192 с. [c.384]

За последнее десятилетие в СССР и некоторых зарубежных странах получила распространение отрасль науки — математическое моделирование химических реакторов и процессов. Ее успехи обусловлены, с одной стороны, совершенствованием экспериментальных. методов исследования кинетики химических превращений и скоростей переноса тепла и реагирующих веществ, а с другой, — стремительным развитием вычислительной математики и вычислительной техники. Сейчас математическое моделирование стало общим методом оптимального проектирования химической аппаратуры. Поэтому редактор перевода счел целесообразным дополнить книгу разделом, в котором в конспективной форме изложены основные идеи и этапы моделирования каталитических реакторов (глава XV), а также подробной библиографией работ по математическому моделированию химико-технологических процессов, опубликованных в 1965—1967 гг. В дополнении отражены главным образом исследования коллектива лаборатории моделирования Института катализа СО АН СССР, проведенные совместно с сотрудниками Института математики и ВЦ Сибирского отделения АН СССР, особенно работы В. С. Бескова, Т. И. Зеленяка, Ю. И. Кузнецова, В. А. Кузина, Ю. Ш. Матроса, В. Б. Скоморохова и А. В. Федотова. [c.11]

В книге рассмотрены общие принципы построения и аппаратурной реализации автоматизированных систем проектирования объектов химической промышленности. Предложена общая стратегия применения метода математического моделирования для решения задач проектирования и эксплуатации химических производств, приведены математи,-ческие модели типовых процессов химической технологии как основъ автоматизированного проектирования подробно изложены принципы, методы и алгоритмы синтеза оптимальных технологических схем химических производств, приведены примеры проектирования крупнотон нажных агрегатов с использованием ЭВМ. [c.4]

На современном этапе развития метода математического моделирования и системного анализа использование отдельных моделей не характерно для решения задач расчета и проектирования как технологических процессов, так и производств. Даже в простейшем случае математическая модель связана с операционной системой соответствующей ЭВМ и включает, помимо прикладных программ, системные сервисные программы, средства обеспечения диалога, представления входных и выходных данных, информационное обеспечение. Организация взаимодействия элементов пакета производится с помощью управляющей программы чаще всего с произвольной структурой, что позволяет генерировать необходимую последовательность модулей в зависимости от задания. Наличие локальных управляющих программ пакетов повышает эффективность автомномного использования данного пакета и, вообще говоря, упрощает его разработку. Ниже приведены примеры таких пакетов программ, которые в общей системе проектирования могут выступать в качестве подсистем. [c.387]

В процессе исследования и нроектирования ГАПС химической промышленности и для управления ими применяется широкий спектр методов кибернетики, а методологической основой анализа и синтеза ГАПС как сложных систем является системный анализ. В процессе синтеза ГАПС кроме ставшего уже традиционным метода математического моделирования широко применяются теория выбора и принятия решений, автоматическая классификация, теория графов, теория сетей и т. д. (рис. 9.4). Так как проектирование систем периодического действия возможно только с учетом способа их функционирования, то возникает необходимость в применении теории расписаний или теории массового обслуживания. Для задач структурно-параметрического синтеза, формулируемых как задачи дис- [c.531]

Освещены вопросы применения методов математического моделирования при консфуировании и проектировании высокоэффективных энерго- и ресурсосберегающих промышленных аппаратов и технологических схем. [c.2]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология