Модель материальных потоков

Модели структуры потоков являются основой расчета гидродинамических процессов в аппаратах, выполняющих функции смесителей потоков различных количеств и составов. Для стационарных условий математическое описание смесителя емкостного тина состоит из уравнений материального и теплового балансов [c.125]

Сформулируем задачу реализации математической модели статики (3.2.20) следующим образом определить число интервалов разбиения конденсатора по длине, удовлетворяющее задаваемой степени приближения моделей материальных потоков к модели идеального вытеснения, и распределить тепловую нагрузку на конденсатор между ходами трубного пучка на всех интервалах таким образом, чтобы длины ходов внутри каждого интервала разбиения были одинаковы, при ограничениях, накладываемых условиями материальных и тепловых балансов, физической реализуемостью процесса (3.2.20) и граничными условиями. Длина трубчатки аппарата L определяется суммой длин всех интервалов, а площадь поверхности теплообмена — как произведение длины трубчатки на периметр трубного пучка со стороны парогазовой смеси. [c.106]

Существует несколько возможных схем объединения уравнений в математическую модель. На рис. 1У-15 представлена модель материальных потоков описываемой системы, имеющая смысл с физической [c.71]

Математическую модель, соответствующую рис. 111-10, будем называть моделью материальных потоков. Эта модель обусловливает связь между физическими внешними входами ХТС у (i), ее выходами г ( ) и управлением и t) в виде [c.48]

Физическая модель. В основе ее лежит допущение, заключающееся в том, что реакционный объем считается квазигомогенным, а вещество и тепло переносится за счет диффузии и теплопроводности с некоторыми эффективными коэффициентами диффузии и температуропроводности а ,. По своей сущности эти эффективные коэффициенты и соответствующие истинные (молекулярные) коэффициенты неодинаковы, так как физическая природа молекулярной диффузии существенно отличается от природы турбулентного и смесительного переносов, обусловленных перемещением макроскопических объемов жидкости или газа, которые смешиваются с основным материальным потоком, имея иную от него степень превращения. [c.39]

Модель (III.И), в отличие от модели материальных потоков, будем называть общей математической моделью объекта управления. [c.48]

Блок имеет один входной и один выходной материальные потоки (рис. III-12). Отношение входного потока к выходному определяется расходным коэффициентом Ь, не зависящим от управления. Модель материальных потоков такого блока является частным случаем соотношения (III.12) и имеет вид [c.51]

Блок имеет несколько входных и несколько выходных потоков (рис. III-13). Соотношения между входными и выходными потоками определяются матрицей расходных коэффициентов, не зависящих от управления. Модель материальных потоков такого блока определяется выражением [c.51]

Блок имеет несколько входных и выходных потоков и может работать в любом режиме из заданного фиксированного множества режимов (рис. III-14). Режимы отличаются друг от друга матрицами расходных коэффициентов и в процессе управления играют роль управляющих воздействий. Модель материальных потоков блока [c.51]

Таким образом, рециркуляция может дать и положительный, и отрицательный экономический эффект. Наличие двух противоположных качеств рециркуляции при практическом осуществлении рециркуляционного химического процесса вызывает необходимость компромиссного решения вопроса о количестве и составе посылаемого иа повторную переработку материального потока, о тех значениях глубины превращения и связанного с ней коэффициента рециркуляции, которые удовлетворяли бы достижению поставленной цели. Решение этой задачи предполагает математическое моделирование процесса с учетом параметров обратной связи и его оптимизацию. Благодаря появлению и развитию различных математических методов оптимизации и применению их в химической технологии задача эта стала разрешимой с помощью ЭВМ уже в 1960-е годы. В этой связи в последние 10—15 лет зарождаются и получают бурное развитие исследования по оптимизации в соответствии с экономическим критерием [57, 58]. Необходимым условием отыскания оптимального варианта является наличие математической модели процесса, представляющей собой систему уравнений кинетики, выражений для скоростей передачи теплоты, уравнений гидродинамики и экономического критерия оптимальности, удовлетворяющего определенным ограничениям. В случае оптимизации рециркуляционного химического реактора его математическая модель включает и уравнения обратной связи. [c.271]

Моделирование и оптимизация технологического производства в целом, а также наличие достоверных моделей отдельных процессов позволяют ставить задачу совмещения отдельных стадий в одном или группе аппаратов, рассматривая общее математическое описание. Основной целью такого рассмотрения является оценка эффективности по некоторому критерию (например, по энергозатратам) и определение условий непротиворечивости такого совмещения. Эффективность совмещенных процессов следует рассматривать в двух аспектах. Во-первых, снижение капитальных затрат за счет уменьшения числа единиц оборудования и, во вторых, снижение эксплуатационных расходов за счет снижения и энергетического объединения материальных потоков. Негативная сторона такого совмещения заключается в более жестких условиях эксплуатации и соответственно более четком ведении процесса. [c.353]

Концентрация г-го вещества С может изменяться в каждой точке потока не только из-за его движения, но и вследствие химических реакций и процессов массообмена. Для учета этих явлений уравнения различных математических моделей структуры потоков должны быть дополнены соответствующими членами, выражающими интенсивность источников вещества <7,-. При этом необходимо принимать во внимание, что скорость материального потока также будет изменяться из-за [c.175]

Наиболее распространенный метод решения систем уравнений математической модели, учитывающей тепловые балансы на ступенях разделения, заключается в поочередном уточнении величин материальных потоков и значений составов. Вначале по принятым приближенно значениям потоков рассчитываются составы по всем ступеням разделения. Далее производится коррекция первоначально принятых потоков пара и жидкости, после чего вновь производится расчет составов и т. п. [c.307]

Условность здесь, конечно, очевидна на самом деле, скажем, выходных потоков имеется более единицы. Однако если все они, кроме одного, не являются лимитирующими по количеству и если их объемы однозначно определяются количеством целевого продукта — карбамида, то подобная условность вполне оправдана в модели производственного комплекса сложная установка будет представлена в наиболее простом виде, распределение основных материальных потоков в масштабе всего комплекса будет на ЭВМ проведено относительно просто, например с помощью симплекс-метода, а затем потребности в остальных потоках или их производство будут найдены однозначно несложным прямым пересчетом. Разделительной операцией могут быть описаны установки и технологические способы производства, в основе которых лежат ректификация, сепарация, адсорбция, флотация и др. [c.392]

Так, например, в соответствии со структурной схемой, изображенной на рис. 3.6, можно записать полную математическую модель структуры потока на тарелке в виде материальных ба- [c.118]

В приведенном определении моделирования следует уточнить понятие модели. В данном случае под моделью понимается материальный объект, подлежащий изучению вместо оригинала. В современной науке термин модель понимается еще и как мысленная схема изучаемого объекта, отражающая его существенные стороны. Классическими примерами таких мысленных схем являются корпускулярная и волновая модели света, модель атома Резерфорда, модель турбулентного потока Прандтля и многие другие. [c.258]

Модель с потоком газа через пузырь была получена [125] для реакций первого порядка. Ее можно записать и для реакции любого порядка. Схема для составления материальных балансов этой модели приведена на рис. 65. [c.117]

Устранить это противоречие позволяет предлагаемая здесь гидродинамическая модель зернистого материала, которую условно можно назвать моделью частиц в каналах . Модель эта может быть реализована на основе гипотезы об аддитивности материальных потоков от квазинезависимых источников, которая часто принимается при решении смешанных задач тепло- и мас-сообмена и дает там хорошие результаты. [c.21]

Обсудим модель (24.1) — (24.5). Условия (24.1) — (24.5) отражают в математической форме производственные возможности установок, их взаимосвязи между собой, ресурсы и производственные возможности предприятия в целом. Действительно, здесь учтены расходные нормы (коэффициенты отбора) и мощности каждой установки на данный плановый период, учтены потенциально возможное распределение материальных потоков, плановые лимиты по [c.411]

Исходя из содержания задачи планирования основного производства НПП, в модели предприятия в явном виде учитывают операции распределения материальных потоков, режимы работы технологических установок производственного блока, качественные показатели полупродуктов и готовой продукции, рецептуры смешения нефтепродуктов и выпуска товарной продукции, т. е. в этой единой модели находят отражение различные по своей природе производственно-технологические задачи 2-5. [c.13]

Особое место в оптимизации планирования и управления непрерывными производственными комплексами (в том числе, типа нефтеперерабатывающего) занимают подходы, в которых при формировании моделей учитывается зависимость основных параметров от управляющих воздействий. В этих моделях технологические коэффициенты (коэффициенты затрат или отбора) задаются не в виде фиксированных чисел, а в виде переменных, для которых определены области допустимых значений, соответствующих допустимым управлениям. Подобная постановка задачи оптимального управления непрерывным производственным комплексом была сформулирована впервые на примере химического завода в работе [13], в которой наряду со значениями материальных потоков параметры модели рассматриваются в качестве неизвестных искомых величин. Задача является нелинейной и требует специальных методов решения. Существенное преимущество модели подобного типа состоит в том, что при относительной сложности аппроксимирующих выражений удается отобразить гибкость технологических процессов комплексов непрерывного действия. [c.15]

Для того чтобы исключить влияние Р на /к. т давление в колонне необходимо жестко стабилизировать. Последнее связано также с тем, что между реакторным блоком и ректификационной колонной отсутствуют демпфирующие емкости. Поэтому динамические отклонения давления в колонне непосредственно влияют на состав парогазовой смеси, подаваемой на разделение. С другой стороны, компенсация влияния давления на АСР стабилизации температуры с помощью измерителей состава технически не реализуется из-за отсутствия серийно выпускаемых измерителей, работающих под давлением выше 1,0 МПа. Схемные решения систем автоматической стабилизации давления широко освещены в литературе [79, 80]. Однако качественные оценки их работы базируются в основном на результатах промышленной эксплуатации, а данные о выборе рациональной структуры в зависимости от свойств динамических каналов дефлегматора представлены недостаточно полно и без строгого аргументированного анализа. Следует отметить, что вопросы, связанные с технической реализацией АСР стабилизации температуры, проработаны для дефлегматоров с разделением возвращаемого и отбираемого потока по жидкой фазе (конденсаторы А , В ), т. е. для случая, когда изменение флегмового числа происходит непосредственно при изменении положения регулирующего органа на линии флегмы или дистиллята. Анализ схем с разделением материальных потоков по паровой фазе (конденс-аторы С ) и сравнительная оценка АСР в зависимости от типа дефлегматоров отсутствует. В связи с этим, используя разработанные математические модели (.2.7.6), [c.193]

В задачах планирования основного производства НПП практический интерес представляют модели, в которые включены переменные, описывающие входные и выходные материальные потоки, непосредственно связанные с технико-экономическими показателями производств, технологических процессов и агрегатов. [c.28]

Генерация практически реализуемых вариантов работы в моделях с переменными параметрами обеспечивается за счет использования различных дополнительных функциональных соотношений, учитывающих физические условия протекания технологических процессов, связи между материальными потоками и параметрами. [c.45]

Примером связи между элементами различных вектор-столбцов в задаче оптимизации производственной программы НПП может служить параметрическая взаимосвязь варьируемых технологических коэффициентов и качественных характеристик материальных потоков, взаимосвязь коэффициентов отбора и качественных характеристик базовых компонентов, вырабатываемых в процессе разделения и вовлекаемых на смещение в товарном блоке. Следовательно, в рассматриваемом случае в стохастической задаче планирования необходимо учитывать дополнительные условия и ограничения, обеспечивающие согласованность режимов взаимосвязанных технологических звеньев не только по количественным, но и по качественным показателям, учет которых обеспечивает повышение адекватности модели планирования реальным условиям функционирования объекта. [c.70]

Одним из них является допущение о слабом влиянии сортности сырья на внутризаводское распределение материальных потоков, что обусловило обезличивание объема сырья (нефти) на входе нефтеперерабатывающих предприятий. Напомним, что в линейных моделях по потреблению сырья записывается лишь балансовое уравнение типа [c.148]

Для реактора с секционированием по длине реакционной зоны, т. е. для каскада реакторов смешения (см. стр. 64), часто можно выбрать модель относительно небольших размеров. Если секционирование отсутствует, то идентичные условия по гидродинамике и распределению температурных полей обычно удается обеспечивать только на моделях больших размеров при работе с большими материальными потоками. В последнем случае для начального изучения процесса, чаще всего применяют промежуточные модели. Однако нужно учитывать, что составленное на такой модели математическое описание придется обязательно корректировать на стадии испытания опытного крупногабаритного реактора. [c.168]

Проектирование ТА сводится к расчету площади поверхности теплообмена по упрощенным температурным схемам, не учитывающим связи факторов теплопередачи с гидродинамическими режимами движения и температурой материальных потоков. Переход к расчету по известным методикам (моделям), свободным от указанных недостатков, осуществляется крайне редко, поскольку он требует громоздких и трудоемких вычислительных операций. [c.3]

Обобщая характерные особенности работы конденсаторов в химико-технологических процессах, можно сделать вывод, что математическая модель конденсатора должна учитывать многообразие условий конденсации и свойств конденсируемых компонентов, наличие инертных газов с различными по силе источниками, включая случай отсутствия инертного газа, разнообразие гидродинамических режимов движения материальных потоков. [c.28]

Для фиксированных значений числа интервалов разбиения зоны охлаждения (feo) и зоны конденсации ( к) получаем распределение параметров парогазовой смеси по длине аппарата, принимая модели идеального смешения для материальных потоков на интервале. Значения параметров, входящих в уравнения (3.2.20) и уравнения связи между параметрами (2.5.2) — [c.106]

Основой для реализации динамической модели конденсатора служит вектор состояния конденсатора Хс, координатами которого являются значения параметров материальных потоков, распределенных по длине аппарата в стационарном режиме, и вектор конструктивных параметров Рк. Значения координат вектора Хс формируются в ходе решения задачи статического расчета, реализуемой рассмотренным выше алгоритмом совмещенных расчетов. Значения коэффициентов динамических моделей конденсатора (2.7.6), (2.7.12) являются функциями координат векторов Хс, Рк, вектора физико-химических свойств потоков Ф и вектора условий проведения процесса конденсации УС. Таким образом, любому стационарному состоянию конденсатора ставится в соответствие модель его динамических свойств. [c.130]

Методика составления уравнений материальных потоков, элементы математической модели химического комплекса. Метод решения задачи с помощью закона приведения сложных смесей. Дифференциация системы уравнений на главную и вспомогательную. [c.91]

Кроме зависимостей (IV.2.1), характерных для каждого региона, модель задачи глобальной оптимизации второго рода будет еще включать уравнения материальных потоков, связывающие [c.160]

Система (2.4.55) сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений, характеризующих распределенность параметров состояния (координат вектора с) по длине аппарата. Численное интегрирование полученной системы по упомянутым выше причинам затруднительно. Поэтому ее решение осуществляется с помощью интервально-итерационного метода [71, 72]. Число интервалов разбиения диапазона изменения температуры парогазовой смеси (к) определяется заданием степени приближения моделей материальных потоков к идеальному вытеснению. Длина трубчатки аппарата (I) определяется суммой длин интервалов. На каждом интервале реализуется сосредоточенная модель статики конденсатора (идеальное смешение) переходом от системы обыкновенных дифференциальных уравнений к конечно-разностной схеме и усреднением значений координат вектора состояния Хс внутри интервала. Переход от одного интервала к другому сопровождается последовательным переопределением начальных условий. [c.82]

Рис. 111-9. Графическое представле- Рис. 111-10. Графическое представление ние общей модели зшравляемого модели материальных потоков.

Таким образом, при планировании и управлении ХТС для отдельных блоков обычно используются статические модели типа модели материальных потоков. Введение непрерывного или дискретного времени t в зависимости (V.16) и (V.17) связано с возможной неста-ционарностью элементарных моделей, а также с изменениями во времени количественных и качественных характеристик внешних входов ХТС. Нестациопарность может проявляться даже в простейших моделях блоков, для которых управляющие переменные и определяются не при планировании ХТС, а при управлении блоком на нижней ступени иерархии. Нестациопарность может быть обусловлена, например, старением катализатора или влиянием температуры окружающего воздуха. Так, для элементарных моделей второго рода с матрицей расходных коэффициентов В в ряде случаев устанавливаются зимние и летние нормативы расходных коэффициентов, аппроксимирующие нестациопарность последних в течение года кусочно-постоянной функцией времени. [c.125]

Обязательным условием общего системного анализа технологического процесса является количественное описание взаимосвязей потоков сырья, продуктов, вспомогательных веществ и отходов на протяжении всего процесса. Общепринятым сжатым методом такого описания является схема потоков. Количественная схема также является результатом абстрагирования от реальной действительности и соответствует текущему уровню знаний о процессе. Кроме того, количественные величины относятся только к одной совокупности условий, вследствие чего они мало говорят о влиянии изменения входных потоков, а также рабочих условий на выходные параметры. При наличии необходимых данных можно составить схемы материальных потоков по альтернативным вариантам сочетания входных переменных и рабочих условий. Таким образом, при построении моделей процесса основная проблема заключается в описании аппаратов, входящих в технологическую схему производства, с помон1,ью систем уравнений, достаточно простых для того, чтобы задача составления полной схемы материальных потоков оставалась практически разрешимой. Для решения задач масштабирования и получения надежной информации для проектирования нового промышленного производства и последующего управления им важное значение имеет опытно-промышленная стадия разработки процесса. [c.236]

По типу математического описания математические модели реакторов могут быть классифицированы по двум группам ква-зигомогенные и гетерогенные модели, что зависит от того, учтено или не учтено в моделях влияние процессов массо- и теплопередачи между фазами. Внутри каждой группы уравнения материальных и тепловых балансов записываются в соответствии с принятой моделью гидродинамики потоков. [c.234]

Установка представила собой модель исчерпывающей части экстрактивно-ректификационной колонны. Отбираемый из верха колонны пар конденсировался, конденсат смешивался с жидкостью, отбираемой из куба, и эта смесь подавалась в верх колонны. Благодаря этому легко обеспечивалась стабильность режима процесса. При установившемся режиме измерялись расходы материальных потоков и отбирались пробы жидкости и пара с каждой тарелки. Обработка опытных данных производилась графическим методом Мак-Кэба и Тиле, поскольку разделяемая смесь являлась бинарной. Данные опытов показали, что рабочая линия процесса ректификации, выраженная в относительных концентрациях изобутана в углеводородной смесч, во всех случаях близка к прямой. [c.264]

Продемонстрируем матричный способ построения модели на примере формирования матрицы для технологического комплекса с постоянными параметрами (табл. 24.1), включающего два производства (рис. 24.2). Практическая трудность здесь может состоять Е том, что эти производства не только выпускают готовые про- .укты, ио и обмениваются между собой материальными потоками. Матричная развертка технологии в данном случае весьма наглядна н помогает пе запутаться в нумерации многочисленных возвратных материальных потоков. [c.415]

Элементы технологический сети любого нефтеперерабатывающего комплекса объединены в последовательные, параилельные и комбинированные технологические цепочки, функционирующие в условиях непрерывного изменения внепших и внутренних материальных и информационных связей. Многообразие и сложность физико-химической природы процессов непрерывного преобразования материальных потоков затрудняют и фактически исключают возможность разработки единой модели, в полной мере учитывающей все их специфические особенности. [c.5]

Математическая формализация нефтеперерабатывающих производств в задачах текущего планирования при детерминированном подходе осуществляется на базе двух основных типов моделей 1) аппроксимационных, в которых производственные возможности каждого отдельного объекта описываются совокупностью фиксированного множества векторов граничных вариантов работы 2) моделей с переменными параметрами, в которых учитывается относительная неоднозначность связи входных и выходных материальных потоков и в которых фиксированы диапазоны целенаправленного варьирования векторов условий с учетом функциональных связей между параметрами. Второй тип моделей охватывает и так называемые диапазонные модели, которые также могут быть применены для описанля процессов нефтепереработки. [c.41]

Пусть теперь в каскаде реакторов Ьследствие промежуточной между ними подпитки по ходу процесса изменяются материальный поток и, следовательно, концентрации реагирующих веществ. Тогда в качестве математической модели процесса, протекающего, например, с параллельным образованием двух продуктов, можно использовать систему уравнений вида (IV, 137) и (IV,138), которые характеризовали бы процесс в каждом реакторе каскада. [c.159]

Система уравнений (VIII,1) — (VIII,27) является математической моделью процесса. Совместным решением уравнений этой системы на вычислительной машине или аналитическим методом находят материальные потоки и концентрации для установившегося состояния процесса. [c.208]