Синтез ХТС декомпозиция

Рис. 1У-2. Обобщенные иконографические модели некоторой исходной задачи синтеза (а) и альтернативных вариантов декомпозиции ИЗС ХТС (б, в)

Далее рассматривается в основном именно макроуровень, как представляющий наибольший интерес и значительные сложности. Анализ процессов на таком уровне предполагает ряд этапов. В начале декомпозиция, т. е. выделение типичного и представительного в отношении физического механизма процесса элемента, например отдельного зерна катализатора или пузырька газа в барботажном слое и т. п. Затем анализ макрокинетики процессов в выделенном элементе при различных физических воздействиях и выбор оптимального. И, наконец, синтез - распространение полученных результатов на всю рабочую зону или весь аппарат. [c.7]

Научно-методологической основой декомпозиционного принципа является теория элементарной декомпозиции исходной задачи синтеза ХТС, которая поставлена перед проектировщиком на каком-либо этапе технологического проектирования объекта химической промышленности. Теория элементарной декомпозиции представляет собой одну из первых попыток математической формализации интуитивно-эмпирического метода функциональной декомпозиции ИЗС, который широко используется в практической деятельности проектировщиков-технологов. [c.144]

Декомпозиционные методы синтеза предполагают декомпозицию системы на такие подсистемы, для анализа и оптимизации [c.100]

Рис. IV-5. Постановка исходной задачи синтеза (а), первый (б) и второй (в) варианты декомпозиции ИЗС

Пример 1V-1. Необходимо рассмотреть возможные альтернативные варианты декомпозиции исходной задачи синтеза некоторой ХТС на две подзадачи синтеза и записать формулировку условия (IV, 8), определяющего стратегию синтеза ХТС с использованием теории элементарной декомпозиции. Постановка ИЗС определена множеством P= pi, pj (рис. IV-2, а). [c.147]

Наиболее удобно организовать такие производства по блочно-модульному принципу, особенно если невелик тоннаж продукции. Декомпозиция технологических процессов осуществляется не по продуктовому принципу, а по критерию аппаратурной аналогии их технологических стадий. В процессе синтеза схем вначале формируется оптимальный набор аппаратурных модулей, из которого в процессе эксплуатации цеха формируется технологическая структура. [c.158]

Рис. 1У-3. Блок-схема алгоритма Д-1 синтеза ХТС с использованием теории элементариоЯ декомпозиции (для любой ]-й подзадачи синтеза, образовавшейся при декомпозиции ИЗС, справедливо условие Р С1 Л).

Решение ИЗС при условии РфР будем осуществлять путем декомпозиции ИЗС на совокупность двух или более подзадач синтеза, для которых справедливы следующие условия [c.146]

При синтезе ХТС с использованием теории элементарной декомпозиции выбор оптимального варианта декомпозиции ИЗС на совокупность подзадач синтеза, т. е. варианта декомпозиции Р на совокупность Р[ и Рц, а также оптимальных значений множества переменных декомпозиции Т должен осуществляться таким [c.146]

Л1 = 450 °С =50 °С в соответствии с дополнительными ограничениями ИЗС на первом шаге алгоритма Д-П образованная при декомпозиции ИЗС подзадача синтеза I может быть решена с помощью использования одного теплообменника (рис. 1У-6, а). Проводя последовательную декомпозицию подзадачи П по алгоритму Д-П, определяем, что синтезированная тепловая система имеет операторную схему, представленную на рис. 1У-6, б. [c.154]

Р — множество технологических и (или) конструкционных параметров Я)(Ра) — подмножества Р (S J) —множество переменных и параметров 1(11) подзадач синтеза /(( з)—подмножества Т (Т — множество переменных декомпозиции). [c.148]

Практическое использование условия (IV,8) для осуществления синтеза ХТС требует знания оптимальных значений КЭ для решений любых /-ых подзадач, образовавшихся в результате декомпозиции ИЗС. Если для множества переменных и параметров Р], определяющих постановку /-ой подзадачи синтеза, справедливо соотношение то, как было указано ранее, подзадача син- [c.148]

Если оптимальные значения критериев эффективности для решений любых /-ых подзадач синтеза известны, то стратегия синтеза ХТС с использованием теории элементарной декомпозиции может быть выполнена по алгоритму Д-1, блок-схема которого представлена на рнс. IV-3. [c.148]

Пример 1У-2 Необходимо определить, каким образом влияет выбор варианта декомпозиции ИЗС и величины предварительной оценки оптимального значения критерия эффективности на результат решения задачи синтеза некоторой тепловой системы при использовании теории элементарной декомпозиции (алгоритма Д-П). [c.151]

В заключение еще раз подчеркнем, что успешное использование теории элементарной декомпозиции для синтеза ХТС возможно в том случае, если будут разработаны алгоритмы выбора множества переменных декомпозиций Т для ИЗС любой произвольной ХТС разработаны методы выбора начальных оценок для оптимального значения КЭ любой синтезируемой ХТС разработаны алгоритмы коррекции начальной оценки для оптимума критерия эффективности. [c.156]

Если для множества определяющего постановку /-й подзадачи синтеза, образовавшейся при декомпозиции ИЗС, справедливо соотношение то величина оптимума г з (Р5) не может быть заранее известна. В этом случае точное значение оптимума можно заменить некоторой приближенной оценкой. Эту приближенную оценку г] ) для оптимального значения [c.148]

Для решения указанных задач, возникающих при разработке алгоритмов синтеза ХТС на основе теории элементарной декомпозиции и декомпозиционного принципа, необходимо широко использовать методы теории графов, методы эвристического программирования, специальные методы решения экстремальных комбинаторных задач (например, метод ветвей и границ), методы адаптации, обучения и самообучения, методы целочисленного линейного программирования, методы статического моделирования и другие современные математические методы общей теории систем. [c.156]

Использование эвристического принципа синтеза ХТС позволяет преодолеть трудности, возникающие при разработке алгоритмов синтеза ХТС на основе теории элементарной декомпозиции ИЗС (см. 2 главы IV). [c.162]

Применение алгоритма Д-П синтеза ХТС (рис. 1У-4) связано с возможностью возникновения ошибок двух типов 1) выбранные численные значения переменных декомпозиции Т могут не соот- [c.150]

Чтобы убедиться, что с использованием алгоритма Д-П задача синтеза решена правильно, необходимо сравнить значение принятых оценок оптимума КЭ с действительным значением оптимума КЭ ф для синтезированной тепловой системы (рис. 1У-6, б). Как видно из табл. IV- , принятая предварительная оценка отличается от действительного значения оптимума КЭ на каждом этапе декомпозиции ИЗС тем значительнее, чем больше теплообменников входит в синтезируемые подсистемы. [c.154]

Таким образом, используя более реалистическую оценку по алгоритму Д-П на первом этапе декомпозиции ИЗС согласно выражению (6) выбирают в качестве оптимального второй вариант декомпозиции ИЗС на две подсистемы (рис. 1У-5, в). При этом решение для первой подзадачи синтеза (I) представляет [c.155]

На рис. IV-8 показаны операторные схемы, соответствующие решениям подзадач синтеза на последовательных этапах декомпозиции ИЗС. На рис. IV-9 изображена операторная схема синтезированной оптимальной тепловой системы, обеспечивающей операцию теплообмена между N = 7 технологическими потоками. Операторная схема оптимальной тепловой системы синтезирована в результате 33-и итерационной процедуры, когда впервые была получена система, для которой величина приведенных затрат составляла 34 376 уел. единиц стоимости, уменьшить которую при дальнейших итерационных процедурах уже не удалось. [c.166]

Основой метода декомпозиции является выбор таких переменных системы, при которых возможен отдельный расчет подсистем с определением оптимальных условий функционировантпг всей си-стемы при минимальном времени счета. Использование метода декомпозиции не всегда.обеспечивает синтез оптимальной структуры системы. [c.101]

В связи с этим проектировщик вынужден интуитивно применять метод функциональной декомпозиции, осуществляя последовательную декомпозицию ИЗС на ряд более простых задач. Так, при синтезе технологической схемы сложной ХТС проектировщик сначала разделяет все химическое производство на некоторое число функциональных подсистем. Затем каждая функциональная подсистема декомпозируется до уровня отдельных элементбв или аппаратов. Например, синтез оптимальной технологической схемы нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) проектировщик, используя метод функциональной декомпозиции ИЗС, осуществляет ло следующим этапам 1) декомпозиция НПЗ на ряд функциональных подсистем — обессеривания сырой нефти, фракционирования нефти, компаундирования и др. 2) дальнейшая декомпозиция отдельных функциональных подсистем на совокупность технологических аппаратов — ректификационных колонн, теплообменников, насосов и т. д. [c.144]

Рис. 1У-4, Блок-схема алгоритма Д-11 синтеза ХТС на основе теории элементарной декомпозиции (итерационная коррекция оценок для оптимальных значений критерия эЛ-фективиости Г ).

Рассмотрим основные положения теории элементарной декомпозиции исходной задачи синтеза ХТС. Идея теории элементарной декомпозиции состоит в том, что ИЗС декомпозируется на последовательность подзадач синтеза, для которых могут быть получены известные или определенные технологические решения, соответствующие современному уровню аппаратурного оформления ХТП. Некоторые из рассматриваемых ИЗС или полученных подзадач синтеза могут быть решены при помощи одного технологического аппарата или одной единицы оборудований (например, с помощью одного теплообменника, одной ректификационной колонны и т. д.). ИЗС указанного типа имеют тривиальное решение. [c.145]

Рассмотрим сущность комбинированного алгоритма синтеза ХТС, основанного на использовании эвристического и декомпозиционного принципов синтеза и представляющего собой модификацию алгоритма синтеза ХТС Д-П (см. рис. IV-4). При модификации алгоритма Д-И для осуществления последовательной декомпозиции ИЗС или ее подзадач вводится следующее обязательное условие, представляющее собой некоторую эвристику на каждом -ом этапе декомпозиции ИЗС (или некоторой /-ой подзадачи) синтеза на совокупность двух подзадач Si i(j) и >Si ii(j) декомпозиция должна осуществляться так, чтобы хотя бы для одной из юбразующихся подзадач существовало тривиальное решение. [c.162]

Указанная эвристическая программа, которая соответствует комбинированному алгоритму, функционирует следующим образом. В программе каждая из эвристик отдает предпочтение тому или иному варианту декомпозиции ИЗС. Выбор эвристики, которой следует руководствоваться на каждом этапе декомпозиции, производится случайным образом. Каждой эвристике приписывается весовой коэффициент, величина которого пропорциональна вероятности предпочтительного выбора этой эвристики на данном этапе декомпозиции ИЗС. Проводя этап за этапом декомпозицию ИЗС и выбирая на каждом этапе некоторый вариант декомпозиции, программа синтезирует ХТС. После этого программой рассчитывается оптимальная величина КЭ этой системы. Затем весь процесс повторяется, т. е. повторно синтезируется система. При этом используются уже другие эвристики, поскольку они в программе выбираются случайным образом. Если система, полученная во второй раз, оказалась лучше первой, то увеличиваются весовые коэффициенты эвристик, использованных при ее синтезе, в противном случае они уменьшаются. Таким образом, реализуется процесс самообучения или накопление данной эвристической программой опыта синтеза ХТС. [c.163]

Таким образом, для реализации метода последовательной декомпозиции ИЗС необходимо научиться строить оценки критерия синтеза разработать алгоритм коррекции этих оценок и разработать алгоритм выбора множества переменных декомпозиции. Так как эти алгоритмы в настоящее время не формализованы, то практическое использование метода последовательной декомпозиции очень затруднено. [c.269]

Для выбора множества переменных декомпозиции применяют следующую эвристику на каждом уровне декомпозиции ИЗС подзадачи синтеза выбирают таким образом, чтобы по крайней мере для одной из них можно было найти решение в виде некоторого теплообменника, соответствующего современному уровню аппаратурного оформления ХТП. [c.270]

Набор эвристик для выбора стратегии декомпозиции может быть получен на основе анализа опыта проектировщиков-технологов по разработке технологических схем ТС. Можно сформулировать ряд эвристик для выбора стратегии декомпозиции при синтезе технологических схем ТС. [c.270]

Каждую эвристику из определенного, заранее составленного набора оценивают с помощью весового коэффициента v, который характеризует важность этого правила для выбора стратегии декомпозиции ИЗС. В общем случае для множества / эвристик вероятность выбора i-ro правила i ) для определения стратегии синтеза на /-ом уровне декомпозиции Pij равна [c.271]

Таким образом, для образовавшейся в результате последовательной декомпозиции ИЗС /-Й подзадачи синтеза должно выполняться условие Pj iR. Математическая формулировка решения ИЗС методом элементарной декомпозиции сводится к решению следующей задачи определения опти.мального значения целевой функции синтезируемой ХТС [c.146]

Используя оценку для оптималуюго значения 11 (Р ), стратегию синтеза ХТС на основе теории элементарной декомпозиции можно осуществлять по алгоритму Д-П, блок-схема которого представлена на рис. 1У-4. Для решения ИЗС, полученного с помощью алгоритма Д-П, необходимо проверить применимость использованной приближенной оценки как для синтезированной системы й целом, так и для всех подсистем ХТС, образовавшихся на каждом этапе декомпозиции ИЗС. Если на всех этапах [c.149]

Поскольку декомпозиция ИЗС на каждом шаге должна производиться так, чтобы хотя бы одна из образующихся подзадач синтеза тепловой системы была разрешима при помощи одного теплообменника, то множество переменных декомпозиции состоит в рассматриваемом случае из двух величин — температур потоков, которые соединяют выделенный.теплообменник с остальной несинтезированной подсистемой. Ранее выбор переменных декомпозиции производился из условия оптимизации оценки КЭ. Теперь же для упрощения принимается следующая эвристика температуры связывающих потоков, соответствующие переменным декомпозиции, выбираются из условия максимизации количеств тепла, которым обмениваются между собой потоки, с учетом ограничений— требуемых конечных температур потоков и минимально допустимого сближения температур потоков в теплообменнике. [c.165]

Дополнительно заметим, что поскольку при использовании алгоритма Д-П вместо точного значения оптимума КЭгр применяется его оценка то полученный вариант декомпозиции ИЗС может привести к неоптимальному решению всей задачи синтеза ХТС. Как правило, такая ошибка приводит к несовпадению действительного значения оптимума критерия эффективности синтезированной ХТС с использованной ранее оценкой. Однако эта ситуация может и не произойти, если оценка совпадет с оптимумом КЭ некоторой ХТС с фиксированной неоптимальной технологической топологией, к синтезу которой может привести применение алгоритма, и данная ХТС будет принята за оптимальную. Таким образом, совпадение принятой оценки оптимального значения критерия эффективности с ее истинным значением для синтезированной ХТСч] в общем случае не гарантирует, что полученное с использованием теории элементарной декомпозиции (алгоритма Д-П) решение ИЗС является оптимальным в глобальном смысле. [c.151]

Таким образом, в такой модифицированной постановке стратегии декомпозиции синтез ХТС сводится к последовательному выделению из нерешенной ИЗС подзадачи, решение которой соответствует одному технологическому аппарату ХТС. При этом значительно упрощается определение множества переменных декомпозиции Ti. Далее для создания и уточнения начальных оценок отггимального значения КЭ еще не решенной подзадачи Pi U Г,), [c.162]

При синтезе оптимальных технологических схем ХТС широко применяется принцип последовательной декомпозиции ИЗС на подзадачи меньшей размерности (см. 2 главы IV). Декомпозицию ИЗС необходимо продолжать до тех пор, пока все подзадачи не достигнут существующего уровня аппаратурного оформления. Но так как для несинтезированной подсистемы значение оптимума целевой функции отсутствует, для выбора стратегии синтеза ИЗС и значений переменных декомпозиции Т на каждом уровне декомпозиции исходной задачи используют приближенное значение или оценку квазиоптимума — Это обусловливает необходимость многократного повторения попыток синтеза с итеративной коррекцией значений гр ). Оптимальная технологическая схема ХТС может быть получена только в том случае, если последовательность значений ( =1, л), где п — число попыток синтеза, сходится к ф. [c.269]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология