|
|
Моделирование ХТП. Общие понятия.В промышленности встречаются разнообразные гетерогенные процессы; особенно широкое распространение получили гетерогенные процессы в системах г-г и г-ж, на основе оформлены многочисленные крупнотоннажные хим. производства. В качестве примера можно привести след. процессы: Общая схема Пример аА(г)+В(т) A(г)+bB(т) аА(г)+ bB(т) А(ж)+ B(т) А(г)+ B(ж) Моделирование—это метод исследования, при котором свойства объекта изучаются не на самом объекте, а на его модели, в которой специально создаются такие же либо аналогичные реальному процессу, условия. При этом исходят из того, что, если существуют две системы, которые ведут себя аналогичным образом, то более удобную для исследования систему называют моделью, или аналогом. Различают два вида моделирования: физическое и математическое. При физическом моделировании процессы в объекте и в модели не отличаются по физической природе, но сами системы различаются, например, размерами. В этом случае опытные данные, описывающие такие системы, можно представить в форме безразмерных комплексов, составленных комбинацией различных физических величин и линейных размеров. Такая форма описания позволяет распространить найденные зависимости на группу подобных друг другу явлений, характеризующихся постоянством определяющих безразмерных комплексов, или критериев подобия (Рейнольдса, Фруда, Архимеда, Пекле, Прандтля, Нуссельта и др.). Поэтому физическое моделирование сводится к воспроизведению постоянства определяющих критериев подобия в модели и в объекте. При математическом моделировании процесс изучается на математической модели, представляющей собой описание на языке математики отдельных сторон процесса. Это описание объединяет опытные факты и устанавливает взаимную связь между параметрами процесса, связь выражается в виде математических уравнений. Исследование математической модели обычно проводят на ЭВМ, обладающей большими возможностями в отношении проведения вычислительных операций. Во многих случаях на основе результатов, полученных при проведении исследований на ЭВМ, представляется возможным вести проектирование химических процессов без проведения исследований на опытной установке, но при условии достаточно полного изучения кинетики процесса в лабораторных условиях. Каждая из указанных моделей может быть использована для нахождения оптимальных условий при оформлении как отдельных физических и химических операций, так и всего химического производства в целом. Математическое моделирование имеет ряд существенных достоинств по сравнению с физическим моделированием, так как оно не связано с воспроизведением реального процесса и может быть использовано практически для описания любых процессов: физических, химических, биологических и др. Это позволяет при относительно небольших материальных затратах исследовать различные варианты технологического аппаратурного оформления процесса, изучить его основные особенности и найти оптимальное решение. Математическое моделирование включает три этапа: 1) составление математической модели; 2) решение математической модели (составление алгоритма); 3) установление адекватности модели изучаемому объекту. Под составлением математической модели (математического описания процесса) подразумевается составление формул (уравнений), графиков, таблиц, количественно описывающих зависимости между различными параметрами процесса. К таким параметрам относятся скорость химических реакций, концентрация реагентов, температура и расход вещества, геометрические размеры аппаратов и т. д. Второй этап заключается в создании алгоритма, т. е. разработке методов решения математического описания для нахождения численных значений определяемых параметров. На третьем этапе моделирования должно быть показано, что принятая модель с достаточной точностью описывает моделируемый объект. Наиболее сложным и трудоемким этапом математического моделирования является первый, так как для составления математического описания должны быть известны зависимости между многочисленными параметрами технологического процесса, выраженные в математической форме. Эти зависимости устанавливают на основе всесторонних исследований отдельных аппаратов, узлов и всего химико-технологического процесса в целом. При этом в большинстве случаев получают системы громоздких нелинейных уравнений высшего порядка, включающих большое число неизвестных. Исследование такой системы связано с огромными трудностями, поэтому в каждом отдельном случае с целью упрощения математического описания устанавливают степень влияния отдельных параметров на экономическую эффективность процесса и, по возможности, исключают из системы уравнений те параметры, которые оказывают незначительное влияние на общую эффективность производства. Правда, при этом несколько снижается точность получаемых результатов, однако уменьшается число вычислительных операций. Ведущая роль на этом этапе (при составлении и упрощении математического описания) принадлежит инженеру-химику, который, хорошо зная процесс, должен составить математическое описание, представляющее разумный компромисс между желаемой точностью и сложностью получаемых выражений.
В настоящее время нахождение оптимальных значений параметров, основанное на математическом моделировании, для подавляющего большинства химических процессов невыполнимо ввиду отсутствия достаточно полного математического описания отдельных аппаратов, узлов и всего производства в целом. Поэтому выбор оптимальных значений параметров на основе математического моделирования производят только для наиболее важных физических и химических операций; остальные же операции оформляются пока на основе обычных инженерных расчетов с выбором значений параметров по результатам лабораторных и опытных работ, анализа показателей работы действующих производств и инженерной интуиции. Достаточно полные математические описания составлены в настоящее время только для некоторых наиболее простых и хорошо изученных технологических процессов.
  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
R(т) 0,5O2+Zn 
Все физические и химические операции, составляющие технологическую схему производства, должны быть оформлены так, чтобы обеспечивалась возможно более высокая экономическая эффективность всего производства в целом. При этом для каждой физической и химической операции должны быть составлены математические описания всех протекающих в них процессов. На основании полученных данных составляют математическую модель процесса в целом, позволяющую с помощью современных вычислительных средств найти оптимальные значения параметров, закладываемых в проект и обеспечивающих минимальную себестоимость получаемого продукта.