Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Модель сложных химико-технологических

    Успешное решение задач исследования ХТС на стадии их проектирования и эксплуатации предполагает наличие математической модели ХТС, которая должна отражать не только технологические связи между элементами и сущность химико-технологических процессов, но и экономические критерии функционирования системы, динамику взаимодействия элементов и подсистем сложных ХТС, имеющих разные, а иногда и противоречивые цели функционирования. [c.18]


    Программно-целевая система принятия решений при разработке каталитического процесса. Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение адекватной математической модели ХТП и решение на ее основе проблем создания промышленного технологического процесса, его оптимизации и построения системы управления для поддержания оптимального режима функционирования. Стратегия достижения этой цели включает целый ряд этапов и направлений качественный анализ структуры ФХС синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров математической модели системы проектирование промышленного процесса оптимизация его конструктивных и режимных параметров синтез системы оптимального управления и т. п. Каждый пз перечисленных этапов, в свою очередь, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных частных шагов и возможных направлений, которые объединяются в единую систему принятия решений для достижения поставленной цели. [c.32]

    Последние два года мы проводим исследования по разработке математических моделей сложных химико-технологических систем. Нами разработана методика и программа моделирования любых химико-технологических процессов. Для повышения эффективности расчетных алгоритмов нами используется метод графических моделей. [c.34]

    Законы термодинамики и различные физико-химические закономерности используют при конструировании реакционных аппаратов, при создании новых технологий и разработке математических моделей для проектирования и управления сложными химико-технологическими комплексами. При создании математических моделей составляют уравнения материально-тепловых балансов, уравнения изотерм и изобар химических реакций, выражения законов действующих масс. [c.13]

    Основа метода математического моделирования — идея иерархического, многоуровневого подхода к. построению математической модели реактора, заключающегося в расчленении сложного химико-технологического процесса на химические и физические составляющие, раздельном их изучении и последующем синтезе общей математической модели из моделей отдельных частей сложного процесса. Общая математическая модель процесса, представляющая собой сложную систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, требует для решения разработки специальных методов качественного и численного анализа, как правило, широкого применения современных ЭВМ. [c.3]


    Основной принцип нового направления масштабного перехода, сформулированный Боресковым и Слинько [37], заключается в осуществлении ряда процедур 1) в дифференциации единого сложного химико-технологического процесса на отдельные уровни и относительно самостоятельные разнородные явления, к каковым относятся все химические процессы, выраженные кинетикой химических превращений, и все физические процессы — перенос массы и теплоты, движение потоков 2) в установлении первичных закономерностей процесса путем раздельного изучения скоростей химических реакций и физических факторов 3) в установлении их взаимосвязи как элементов на каждом уровне 4) в последующем синтезе всей информации посредством общей математической модели по иерархическому принципу из моделей отдельных частей сложного процесса. [c.161]

    Ряд моделей АВМ (МН-11, ЭМУ-10, Электрон ) имеют специальные устройства — оптимизаторы, которые ведут автоматический поиск наилучшего для данной задачи сочетания независимых параметров. Автоматические оптимизаторы могут работать при наличии 5—12 переменных при ручном подборе эта работа является исключительно трудоемкой, если число переменных больше трех. Большие АВМ позволяют исследовать кинетику сложных химико-технологических процессов. Так, машина МН-14 имеет 80 усилителей, 50 блоков перемножения и может решать систему из 30 дифференциальных уравнений первого порядка. [c.344]

    Необходимо кратко остановиться на задачах, возникающих ири ирименении принципов моделирования биотехнологических производств. Прежде всего еще недостаточно имеется надежных адекватных математических моделей процессов и аппаратов биохимических производств. Работы в этом направлении ведутся во многих научно-исследовательских институтах, идет интенсивное накопление данных по математическим моделям, разработке обобщенных зависимостей для кинетических коэффициентов и т. п. Другая важная задача связана с созданием алгоритмического и математического обеспечения систем моделирования с учетом большей размерности решаемых задач. В этом направлении в СССР также ведутся большие работы. Достаточно сказать, что к 1983 г. проведены три Всесоюзные конференции по анализу и синтезу сложных химико-технологических схем, на которых рассмотрены методы решения указанных задач, математическое обеспечение систем моделирования. [c.272]

    Интеграция модели может быть обусловлена также переходом на более высокую иерархическую ступень моделирования, например от задачи моделирования реактора к задаче моделирования сложной химико-технологической схемы с большим числом аппаратов и реакторов. [c.11]

    В общем случае процессы химической технологии определяются большим числом переменных и настолько сложны, что зачастую удается дать лишь математическую формулировку задачи. Далее в этой главе приведены модели типовых химико-технологических процессов от простого к сложному. [c.28]

    Наличие вычислительной техники как дискретного, так и непрерывного действия, позволяет учесть на математической модели процесса даже малозначимые факторы при моделировании сложных химико-технологических систем, что чрезвычайно важно, так как еще на стадии проектирования можно достаточно точно проверить как сам технологический процесс, так и систему управления им  [c.204]

    Операторы, задаваемые системами уравнений в частных производных. Операторы такого вида встречаются во всех сложных технологических системах, математические модели которых включают дифференциальные уравнения в частных производных. Внутренние параметры таких объектов изменяются не только во времени, но и распределены по пространственным координатам. В общем случае каждый внутренний параметр 2 зависит от трех пространственных координат 2 = 2( 1, Хг, Хз, t) и дифференциальные уравнения математической модели содержат частные производные по каждой пространственной переменной. Такие математические модели, однако, сложны для исследования и редко применяются для описания химико-технологических объектов. Значительная часть моделей основных процессов химической технологии представляет собой системы дифференциальных уравнений, содержащих частную производную только по одной пространственной переменной. Соответственно, и все внутренние параметры объекта меняются только по одной пространственной координате. При этом координатная ось совпадает, как правило, с осью аппарата, а в каждом сечении, перпендикулярном этой оси, параметры процесса не зависят от пространственных координат. Значения внутреннего параметра г х,1) в точках, соответствующих входу и выходу, представляют собой входные и выходные параметры системы, например г х, 2 (х, () 1х=1 вых (0> где I — [c.45]

    Построение любой математической модели начинают с физического описания объекта моделирования. При этом выделяют элементарные процессы, протекающие в объекте моделирования, которые подлежат отражению в модели, и формулируют основные допущения, принимаемые при их описании. В свою очередь, перечень учитьшаемых элементарных процессов определяет совокупность явлений, описывающих объект, которые включают в математическую модель. В данном случае под элементарным процессом понимается физико-химический процесс, относящийся к определенному классу явлений, например массообмен, теплопередача и т.д. Здесь следует отметить, что название элементарные процессы отнюдь не означает, что данные процессы являются простейшими и описываются несложными уравнениями. Так, массообмен является предметом целой теории, до настоящего времени еще далекой до полного завершения. Это название означает лишь, что такие процессы являются составляющими много более сложного всего химико-технологического процесса. [c.11]


    Формализация процедур на основе топологического принципа описания ФХС. Выше была определена схема общей стратегии системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса. Для повышения эффективности этой стратегии необходимо создание соответствующей автоматизированной системы оперативной подготовки математических описаний процессов, в задачи которой входила бы максимальная формализация и автоматизация всех промежуточных процедур построения функциональных операторов ФХС. Иными словами, возникает необходимость в создании специального методологического подхода, который позволил бы путем широкого использования средств вычислительной техники упростить процедуру построения математических моделей сложных процессов, обеспечил бы правильную координацию отдельных функциональных блоков между собой при их агрегировании в общую математическую модель ФХС и допускал бы эффективную формализацию основных процедур синтеза математических описаний ФХС. [c.17]

    К основным типам моделей относятся физические и математические. В ходе физического моделирования создаются установки,, сохраняющие в той или иной степени физическую природу изучаемого явления физические модели обычно сходны с оригиналами и по геометрической форме, а отличаются от него лишь значениями параметров. Физическое моделирование является одним из основных методов моделирования химико-технологических процессов, особенно таких сложных процессов, как каталитическая реакция во взвешенном (кипящем) слое катализатора. Физическое моделирование незаменимо также при моделировании геометрии промышленных реакторов и протекающих в них гидродинамических процессов. При этом связь между параметрами системы обычно установлена лишь функционально и определяется эмпирически. [c.321]

    Одним из приемов системного анализа процессов химической технологии является структурное (топологическое) представление объекта исследования. Излагаемые в монографии принцип декомпозиции сложной системы на ряд взаимосвязанных подсистем, блоков и элементов, эвристические алгоритмы перевода физикохимической информации на язык топологических структур, понятие операционной причинности эффектов и явлений, правила распределения знаков на связах элементов, формально-логичес-кие приемы совмещения эффектов различной физико-химической природы в локальном объеме аппарата, правила объединения отдельных блоков и элементов в единую связную топологическую структуру системы — все эти приемы и методы в целом составляют единую методологию построения математической модели химико-технологического процесса в виде так называемых диаграмм связи. [c.4]

    Особенность данной книги состоит в том, что в ней осуществлена систематизация задач теоретического исследования динамических свойств технологических аппаратов и способов их рещения. Технологический аппарат и процесс, который в нем осуществляется, с самого начала рассматриваются как технологическая система, т. е. ее математическое описание представляется в форме оператора, связывающего входные и выходные параметры процесса. Такой подход весьма удобен при построении моделей сложных систем, состоящих из нескольких связанных между собой технологических аппаратов. В связи с этим изложение динамики химико-технологических процессов дается на основе общих понятий теории операторов. Элементы этой теории, используемые при исследовании динамики, изложены во второй главе. [c.4]

    Математическое модели ро вание применимо для процессов, аппаратов и целых химико-технологических систем любой сложности. Поскольку математическое описание химико-технологических процессов и систем почти всегда весьма сложно, метод математического моделирования получил широкое применение после развития средств вычислительной техники. [c.31]

    В Советском Союзе и за рубежом ведутся работы по разработке таких универсальных машинных программ, которые позволяют проектировщику в короткий срок проанализировать различные варианты схем производства и выбрать наиболее эффективный. Однако составление математической модели всего производства — задача весьма сложная. Большая часть химико-технологических систем еще недостаточно изучена для полного математического описания и математическое моделирование применимо лишь для решения частных задач в совокупности с методом физического моделирования. [c.33]

    Методология системного анализа, применяемая для рассмотрения химико-технологического процесса как сложной системы ХТС, дает возможность составления ее математической модели. Использование такой модели позволяет оптимизировать при проектировании и эксплуатации химических производств не только отдельные стадии, но и весь процесс в целом. [c.133]

    Функциональная модель (схема) строится на основе химической и операционной и наглядно отражает основные стадии химико-технологического процесса и их взаимосвязь. Каждая стадия представлена прямоугольником, связи - линиями между ними. На рис. 5.3 показана функциональная схема производства аммиака, соответствующая приведенной выше операционной модели. Цифры на схеме соответствуют стадиям операционной модели (причина объединения стадий 2 и 4 будет подробно объяснена при рассмотрении производства). Элементы соединены последовательно. На рис. 5.4 показана функциональная схема производства соды, построенная на основе ее химического описания. Она сложнее предыдущей, содержит параллельные и обратные связи. [c.239]

    Однако многие химико-технологические процессы настолько сложны, что удается лишь составить систему дифференциальных уравнений для их описания и установить условия однозначности. Решить же эти уравнения известными в математике методами обычно не представляется возможным. В подобных случаях используют метод моделирования. В широком смысле под моделированием понимают исследование объектов познания на их моделях, поэтому моделирование неотделимо от развития знания. [c.63]

    В общем случае символическая математическая модель каждого технологического оператора (ТО) химико-технологической системы представляет собой систему нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений большой размерности, решение которой на ЦВМ требует значительного времени. В этом случае расчет математической модели ХТС, образованной совокупностью математических моделей, входящих в систему технологических операторов, связан с принципиальными трудностями, которые обусловлены ограниченным объемом оперативной памяти и малым быстродействием современных ЦВМ. На начальных этапах проектирования ХТС создаются более простые математические модели ТО, обеспечивающие сохранение желаемого уровня гомоморфизма сущности физико-химических процессов, происходящих в элементе. На завершающих этапах проектирования необходимо применять более точные и сложные математические модели ТО, которые могли бы полнее учитывать кинетические характеристики технологических процессов и наиболее реально отран<ать влияние параметров технологических режимов и параметров элементов на функционирование ХТС в целом. [c.82]

    В качестве моделей сложных химико-технологических систем пернадического действия можно использовать, например, автоматные сети, сети Петри, логико-предикатные и другие дискретные модели. [c.135]

    Чтобы формировать. модели сложных химико-технологических ( нстем в виде маркированных сетей Петри, необходимо сначала моделировать типичные ситуации последовательность, параллелизм, взаимодействие, конфликт. [c.137]

    Переход от моделирования отдельных аппаратов к составлению математических моделей сложных химико-технологических схем (СХТС) приводит к значительному усложнению математического описания, включающего большое число уравнений и переменных. Так, математическое описание одной из схем производства соды и поташа из нефелинового сырья содержит 364 уравнения, некоторые из которых являются нелинейными. Решить их, даже при использовании ЭЦВМ, практически невозможно. Моделирование СХТС [c.108]

    Модели, основанные на линеаризации. При оптимизации сложных химико-технологических систем плодотворной оказывается идея использования двухуровневых моделей — точных и приближенных. Точная модель представляет собой детальное описание рассматриваемого процесса на всех уровнях (например, по фазовому равновесию, кинетике химического превращения и массопереноса и т. д.). Однако ее применение при решении задач оптимизации ХТС весьма громоздко и времяемко. Поэтому основным назначением точных моделей является получение и коррекция упрощенных моделей. Упрощенная модель используется вместо точной итеративно сначала совместно с ограниче- [c.427]

    В книге рассмотрены основные принципы моделирования, анализа и синтеза сложных химико-технологических систем (ХТС). Приведены методы расчета материальноэнергетических балансов и степеней свободы ХТС описаны математические модели технологических операторов (элементов систем), изложены основы матричного, детерминант-ного и топологического методов анализа ХТС. На основе использования топологических моделей (теории графов) ХТС рассмотрены методы разработки оптимальной стратегии (алгоритмов) исследования и декомпозиционные принципы оптимизации ХТС. Даны методы построения специальных программ математического моделпровапия ХТС на ЦВМ. [c.4]

    В гл. IV рассматривались принципы построения математической модели для процесса кипения однокомпонентной жидкости. В этой главе разбирается более сложная и более общая задача моделирования равновесия в многокомпонентной паро-жидкостной системе как при кипении, так и при конденсации. Вообще понятие равновесия является одним из краеугольных камней теоретических основ процессов химической технологии. На паро-жидкостном равновесии при кипении основаны, например, процессы выпаривания, ректификации, перегонки и др. Ясное понимание механизма установления равновесия необходимо при создании моделей типовых химико-технологических процессов. [c.90]

    В самом начале эисс исследований был сформулррован подход, заключающийся в расчленении сложного химико-технологического процесса на химические и физические составляющие, раздельное юс изучение и последующий синтез общей математической модели из математических моделей отдельных частей сложного процесса. Это позволило вскрыть причину влияния размера и конструкции хииической аппаратуры на результаты протекания химического процесса в целой и наметить пути преодоления трудностей масштабного перехода. [c.7]

    Преслслеть эти препятствия и разработать методы моделирования сложных химико-технологических процессов (в первую очередь реакционных) удалось, когда исследователи отказались не только от физической идентичности модели и оригинала, но и от подобия их во времени и пространстве. [c.24]

    Моделг сложных систем иерархического типа формируются в соотистствии с принципом модульности, заключающимся в том, что моделирование химико-технологических систем основано на относительной самостоятельностн и независимости их подсистем, допускающих декомпозицию анализируемой системы на состав-ляюп1пе ее подсистемы и формирование пх моделей. [c.79]

    Для эффективного решения задач второго и третьего уровней необходима оперативная подготовка математических моделей сложных и разнообразных процессов, протекающих в отдельных аппаратах первой ступени иерархии. Необходимость оперативной, т. е. с минимальными затратами времени и средств, подготовки математических описаний химико-технологических процессов трвг [c.6]

    На примере моделирования реактора с Неподвижным сЛоем kafa лизатора определилась стратегия построения многоступенчатых математических моделей химических систем. Дальнейшие успехи математического моделирования химико-технологических процессов обусловлены главным образом развитием экспериментальных методов изучения сложных систем и их отдельных частей. Расширение возможностей использования ЭВМ выдвигает на первый план задачи глубокого исследования структуры химических систем и получения надежной информации об их поведении. [c.522]

    Научные интересы теория автоматизированного синтеза высоконадежных ресурсосберегающих химико-технологических систем (ХТС), топологические модели (фафы) сложных ХТС искусственный интеллект и гибридные экспертные системы в химической технологии компьютерные модели представления знаний для поиска рациональных решений математически неформализованных задач химической технологии обеспечение и оптимизация показателей надежности сложных ХТС. [c.14]

    Поведение потоков в рея 1ьнь.х аппаратах настолько сложно, что в настоящее время дать строгое математическое описание их в большинстве случаев не представляется возможным. В то же время известно, что структура потоков оказывает существенное ыияние на эффек1Ивность химикотехнологических процессов, поэтому ее необходимо учитывать при моде лировании процессов. При этом математические модели структуры потоков являются основой, на которой строится математическое описание химико-технологического процесса. Как уже отмечалось, точное описание [c.57]

    Работу химико-технологической схемы (ХТС) нельзя рассматривать как совокупное действие отдельных аппаратов. Сложная ХТС обладает новыми качествами, не присущими отдельным айпаратам. Поэтому эффективность работы ХТС не,определяется только эффективностью работы отдельных аппаратов. Вследствие этого в настоящее время не останавливаются на расчете отдельных аппаратов, а переходят к расчетному исследованию ХТС, в которых аппараты взаимосвязаны друг с другом /59/, При этом часто приходится либо упрощать модели отдельных аппаратов, сохраняя всю сложность структуры схемы, либо брать достаточно полные модели аппаратов, но упрощать их связи в технологической схеме. [c.281]

    Одна из особенностей большинства химико-технологических процессов состоит в том, что они осуществляются при движении или перемешивании жидких и газовых фаз в аппаратах, которые часто имеют большие размеры и сложную конфигурацию. Это приводит к сложной гидродинамической структуре потоков в аппаратах пртоки движутся по сложным траекториям, а отдельные частицы потоков имеют различное время пребывания в аппарате. Вместе с тем решение задач тепло- и массообмена, химической кинетики требует знания поля скоростей. Однако в этих условиях становится практически невозможным использование основных уравнений гидродинамики для определения поля скоростей в потоке. Поэтому реальное распределение скоростей описывают моделями идеальной структуры. потоков различной степени идеализации. Следствием сложной структуры потоков в аппарате обычно является уменьшение (часто весьма существенное) движущей силы [c.18]

    Наиболее сложной задачей при разработке имитационных моделей химико-технологических объектов является разработка и реализация динамических моделей. Используемые для описания динамики объекта системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных нельзя применять в имитаторе тренажера, так как они не всегда разрешимы относительно всех информационных переменных. Поэтому при имитации динамических режимов коэффициенты усиления рассчитываются по статическим моделям, а изменения параметров во времени учиты- ваются добавочными операторами в виде динамических звеньев первого и второго порядков с чистым запаздыванием. [c.364]

    Полнота математического описания элементарных процессов в модели зависит от их роли во всем химико-технологическом процессе, степени изученности, глубины взаимосвязи элементарных процессов в объекте и желаемой точности всего описания. Взаимосвязь элементарных процессов может быгь чрезвычайно сложной. Поэтому на практике часто делают различные допущения относительно характера связей, что позволяет избежать необходимости введения в модель недостаточно изученных зависимостей и, следовательно, излишнего усложнения описания. [c.11]

Смотреть страницы где упоминается термин Модель сложных химико-технологических: [c.21]    [c.378]    [c.42]    [c.79]    [c.176]    [c.12]    [c.16]    [c.208]    [c.10]   
Введение в моделирование химико технологических процессов (1973) -- [ c.0 ]



ПОИСК







© 2025 chem21.info Реклама на сайте