Системотехника

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]

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ СИСТЕМОТЕХНИКИ [c.472]

Общая характеристика. Системотехника применительно к химической промышленности (проектирование химико-технологических систем) представляет собой раздел технической кибернетики, занимающийся анализом свойств отдельных элементов технологического процесса, связями и зависимостями между ними, а также синтезом из этих элементов единой системы, обеспечивающей в определенных условиях достижение наилучших технологических и экономических результатов. Понятие большая система пока еще не имеет однозначного определения, однако оно оказалось полезным при постановке и решении очень важных практических задач и некоторых теоретических вопросов. Можно указать следующие характерные свойства, которые, как правило, выступают в сложных системах [57] [c.473]

Системотехника — раздел кибернетики, посвященный анализу систем со сложными внутренними связями, К таким системам относится любой современный технологический процесс. [c.4]

Книга Т. Вильямса представляет собой общее и относительно популярное введение в эту новую методологию. Примененный автором термин системотехника следует рассматривать как понятие, подчеркивающее основную особенность такой методологии — логически стройный подход к решению задачи разработки реального химико-технологического процесса. Этот подход базируется на анализе всего комплекса физических, химических и экономических явлений, характеризующих этот процесс, и на использовании аналоговых и цифровых вычисли тельных машин и методов теории автоматического управления. Принятый в отечественной литературе термин математическое моделирование более строг и, вероятно, более удачен по своему содержанию, однако он не охватывает всех сторон указанной проблемы. [c.7]

Применение системотехники в химической и нефтеперерабатывающей промышленности — пока еще относительно новая область исследований. Видимо, достоинства самой системотехники, так же как и методы ее применения, пока мало известны среднему химику-технологу. Поэтому следует ясно и понятно изложить предмет, пользуясь промышленным примером. Такой пример мог бы показать преимущества системотехники по сравнению с обычным способом проектирования. Он также уточнил бы разницу в приемах работы, выявил необходимую дополнительную информацию, а также послужил бы иллюстрацией фактического роста (при применении системотехники) прибыли на капитал, вложенный в установку, вследствие роста производительности труда, повышения качества продукции, снижения капиталовложений или сочетания этих факторов. [c.9]

Ввиду частной собственности на используемую информацию подобный пример фактически было бы невозможно основывать на изучении реальной системы, в частности, из-за того, что системотехника является еще относительно новым методом. Таким образом, используемый пример должен быть полностью придуман, но в то же время вполне правдоподобен в смысле его разработки и деталей. [c.9]

Это направление системотехники можно сформулировать в виде четырех положений [c.12]

Применение системотехники приведет к реализации всех концепций автоматизации, которые могут быть экономически целесообразны. [c.12]

Методы системотехники приходят на помощь инженеру и химику на всех трех этапах разработки технологического процесса. [c.12]

Обычно технологи пытаются оптимизировать процессы, находящиеся в стационарном состоянии. Системотехника дает нам [c.12]

К счастью, методы и приемы, необходимые для решения этих задач, уже доступны совершенно новой отрасли прикладной химической науки, которая может быть определена путем привлечения описанных выше признаков, характеризующих системотехнику. Их комбинация, называемая собственно системотехникой включает в дополнение к сведениям о динамике процесса данные о системе управления, применении аналоговых вычислительных машин, используемых с помощью методов прикладной математики, и, наконец, современное инженерное исследование основ процесса. [c.13]

Объединение этих достижений необходимо и достаточно для того, чтобы дать нам материал для внедрения системотехники в химическую промышленность. Обладая современными знаниями, инженер-химик может рассмотреть все аспекты технологического проекта как единое целое. [c.14]

Таким образом, при помощи системотехники, вероятно, удастся установить единство между исследователями и проектировщиками, которое редко существует при обычных методах работы. Вместо того чтобы химики занимались многочисленными лабораторными и пилотными экспериментами, проводимыми для отыскания оптимальных условий, химик и технолог совместно составляют программу относительно небольшого числа опытов, проводимых с высокой точностью для определения кинетических констант. Моделирование реакций на вычислительных машинах дополняет указанные данные, так как сведения о выходах, используемые проектировщиками, иногда трудно или вообще невозможно извлечь из эксперимента. [c.14]

Выше уже говорилось об органической связи между использованием вычислительных машин и системотехникой можно сказать, что системотехника в том виде, в каком она определена [c.14]

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]

Гуд Г., M a к о Л P., Системотехника. Введение в проектирование больших [c.22]

Рассмотрим вопрос о разработке кинетических моделей и подборе соответствующих коэффициентов скоростей реакций нашего гипотетического процесса, чтобы показать, как исследование его согласуется со схемой системотехники. [c.25]

Рассмотрев эти данные, группа системотехники вместе с исследовательской группой составляет программу пяти изотермических статических опытов. Каждый опыт проводится для получения как можно более полных анализов состава системы в зависимости от времени. Для опытов выбраны следующие температуры 50 60 70 80 и 90° С. Наиболее плавные кривые анализов показаны на рис. П-1—II-5. [c.25]

Составляя программу на основе дан№ых, полученных иссле-дователями в предварительных опытах, объединенная группа решила, что для составления кинетической модели будет достаточно результатов пяти изотермических статических опытов. Эти данные были представлены на графиках изменения состава реакционной смеси во времени. Затем на основе первоначального изучения указанных данных группа системотехники установила характеристики, которые должны соблюдаться при любом предполагаемом механизме реакции, что сузило область исследования от многих возможных схем до двух наиболее вероятных. Эти схемы включают химические реакции дифференциальные уравнения, определяемые механизмом предположения относительно природы промежуточных продуктов и стехиометрические соотношения между реагентами. [c.37]

Из стехнометрических соотношений выводятся, насколько возможно, данные о составе промежуточных продуктов, дополняющие каждую из схем. Во время этого анализа возникают различные противоречия и несоответствия. Выполнив подобную бумажную работу, группа системотехники обратилась в отдел химических исследований с просьбой провести решающие исследования. [c.37]

Группа системотехники, имея результаты лабораторных опытов и полный анализ механизма реакции, направила задачу на аналоговую машину, чтобы определить кинетические коэффициенты для каждой стадии выбранного механизма. Эта работа была облегчена предварительным подбором кинетических коэффициентов на основе разработанных ранее графиков состав — [c.37]

На рис. П1-1 показана составленная группой системотехникой блок-схема для расчета схемы 1 на аналоговой машине. Коротко рассмотрим переход от заданных уравнений реакции к схеме аналоговой машины (более подробно о применении аналоговых методов в химической кинетике см. в литературе ). [c.39]

Задача расчета реакций такой степени сложности вручную вообще неосуществима. Более простые системы требуют огромного количества расчетов Решение методом последовательного приближения с использованием различных кинетических коэффициентов почти всегда исключает необходимость изучения механизма реакции по стадиям вместо этого можно определить общую константу скорости. Одним из важных преимуществ системотехники является применение новых средств и методов, таких, как упомянутые здесь, для того, чтобы более внимательно исследовать основные стадии отдельных реакций в процессах, которые требуют этого. [c.42]

Нашему проектировщику стало ясно, что если группа системотехники могла так быстро установить кинетические коэффициенты для такой сложной реакционной системы, то она может оказать ему большую помощь в определении наилучших условий проведения процесса. [c.42]

Кинетическая модель процесса, разработанная в главе II, является основой для рассмотрения с позиций системотехники методов расчета производства. Этот подход, как отмечено выше, характеризуется современными тенденциями по применению вычислительных машин для решения задач проектирования и оптимизации процессов химической промышленности. [c.49]

Изменения, предложенные группой системотехники в результате изучения неполадок при пуске, внесены в производственную схему. Все трудности, с которыми пришлось встретиться, уже позади. В это время группа системотехники получает следующую записку [c.81]

Вильямс Т. Дк. Гфоектирование химико-технологических 1 роцессов методами системотехники.- М. Химия, 1971.- 187 о. [c.94]

Системный подход предполагает реализацию при исследовании ГА-технологии следующих трех принципов системотехники физичности, моделируемости и целенаправленности [263]. [c.12]

Для достижения таких эффектов необходимо умело сочетать эмпирические исследования с современными математическими методами, позволяющими определить оптимальный вариант технологического процесса в наикратчайшеё время и при разумном риске. В течение последних лет для этой цели разработаны прогрессивные методы, использующие достижения математики и технической кибернетики, — так называемая стратегия разработки систем, или системотехника. Как и при использовании метода масштабирования, в этом случае также составляется математическая модель, но она описывает весь технологический процесс (или наиболее важную его часть) как систему взаимосвязанных элементов. Модель, в которой ряд величин и зависимостей экстраполируется с объекта меньшего масштаба, вносит в проектные расчеты фактор ненадежности. Системотехника включает также способы оценки надежности и принятия оптимальных решений при проектировании в определенных условиях. Важным преимуществом комплексного математического описания процесса является, возможность определения оптимальных рабочих параметров не для отдельных аппаратов, а для всей технологической цепочки как единого целого. Подробное описание математических методов оптимизации, оценки надежности и теории решений выходит за рамки данной книги, поэтому мы вынуждены рекомендовать читателю специальную литературу (см. список в конце книги). Ниже будут рассмотрены основные понятия, применяемые в системотехнике, и принципы разработки систем, а также их моделей. [c.473]

Системотехника была внедрена в химическую промышленность за последние несколько лет благодаря работам различных инициативных групп. Развиваемая этими группами системо-. техника прошла весь путь от первых шагов по выдаче рекомендаций для отдельных технологических линий до применения методов исследования операций и кибернетики к технологическим процессам. [c.11]

Многие производства проектируют, имея лищь частичные сведения о рассматриваемых реакциях и используя приближенные формулы для расчета коэффициентов тепло- и массопередачи. Для того чтобы при этом гарантировать соответствующую работу данного промышленного агрегата, необходимо применять большие коэффициенты запаса. Но это приводит к чрезвычайно высоким капитальным затратам. Только получив более точные выражения, описывающие закономерности тепло- и массопередачи для оборудования заданных размеров, можно избежать излишеств. Еще более важен максимально полный сбор данных о рассматриваемых химических реакциях, в особенности о влиянии изменений условий работы на их скорость и состав продуктов. Основной тезис системотехники заключается в том, что можно так управлять работой технологического оборудования, чтобы при высокой средней производительности и низких капитальных затратах обеспечить получение продукта наилучшего качества с высокими выходами. Однако для расчета таких наивыгоднейших параметров нужно решить ряд многочисленных и трудных проблем. [c.13]

К тесному сотрудничеству химиков-исследователей и системотехников и лучшему использованию возможностей вычислительных машин при определении механизма реакции и кинетической модели процессов должны привести следующие этапы работы [c.23]

При совместном обсуждении исследователями и системотехниками намечаются необходимые эксперименты, освещающие области, сведения о которых недостаточны. Наиболее целесообразно здесь проведение изотермических статических опытов, исходя из которых могут быть получены зависимости состав — время. [c.23]

II главе II уже говорилось о том, что проектировщик D Дж. X. Смирк пригласил группу системотехники фирмы Quandary hemi al Со. для того, чтобы она помогла в исследовании процессов, протекающих в производстве продукта Р. Группа системотехники работала в тесном контакте с химика-ми-исследователями. [c.37]

Подобно Дж. X. Смирку после получения им от группы системотехники данных о кинетике реакции, Вы, возможно, удивитесь тому, как аналоговая машина так легко могла решить систему дифференциальных уравнений. [c.39]

В предыдущих главах было показано, как системотехника помогает при разработке кинетики реакции и выборе типа реактора. Однако любой эффективный расчет производства нуждает ся в достоверных сведениях о физических свойствах каждого из компонентов и всех смесей, которые могут встретиться в технологической схеме. В этом смысле проектирование с применением системотехники не отличается от обычного. [c.49]

Однако мы не пытались достигнуть оптимальности при расчете технологического оборудования или провести расчет при меняюш,ихся условиях работы производства. Обычно сначала нужно разобрать эти условия, если они известны, так как их влияние может сильно изменить окончательный расчет. В данном же случае мы рассмотрим этот аспект расчета несколько позднее, поскольку группа системотехники только что получила следуюш,ее письмо от проектировщика [c.61]

ДЖ. X. Смирк пригласил группу специалистов по системотехнике, чтобы они изучили работу установки и рекомендовали пути, обеспечивающие более устойчивое течение процесса, а также максимальный доход на вложенный капитал. Как правило, приступая к проведению испытаний на действующем производстве, мы не располагаем такими сведениями об экономике процесса, как в данном случае. Получение этой информации является обычно первой и наиболее эффективной целью изучения процесса, [c.70]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология