4.3. Операторы

Функционирование подсистем складывается из функций операторов – простейших элементов подсистемы. Операторами в ХТС называют химичес­кие и физические процессы, с помощью которых осуществляется последова­тель­ное превращение исходного сырья в товарный продукт. Функцией опера­тора в подсистеме является преобразование физических параметров входя­щих в него материальных и энергетических потоков (состав, температура, давление и др.) в соответствующие параметры выходящих потоков. К приме­ру, оператор «нагрев» повышает температуру потока от Т_вх до Т_вых, а опера­тор «реакция» А В снижает концентрацию реагента А от С_Ао до С_Ак и уве­ли­чи­вает концентрацию продукта В от С_Во до С_Вк. Таким образом, с позиций моделирования каждой технологической операции соответствует свой оператор. На рисунке 4.1 показаны обозначения различного типа операторов.

Типовые технологические

операторы

Основные технологические Вспомогательные технологические операторы операторы

Химиче- Межфаз- Смеше- Разде- Нагрев Сжатие Изменение агрегатного

ское пре- ный мас- ние ление состояния вещества

вращение сообмен

Рис. 4.1. Обозначения операторов

Технологические операторы подразделяются на основные и вспомога­тельные. К основным относят операторы химического превращения, меж­фаз­ного массообмена, смешения и разделения, а к вспомогательным – опера­то­ры, изменяющие энергетическое и фазовое состояния технологических по­то­ков. Функционирование ХТС как целого осуществляется по линиям связей между элементами.

В любой ХТС устанавливается основное направление движения мате­риальных потоков. Нумеруя узлы модели ХТС, всегда придерживаются этого направления. При этом потоки, идущие из узлов с меньшими номерами к уз­лам с большими номерами, называют прямыми, а идущие в обратном напра­в­лении – обратными.

В качестве параметров, характеризующих качество структурной схемы при представлении ее графом, можно выделить следующие: связность графа, ранг элемента, множество сочленения.

Эти параметры позволяют распределить элементы схемы в порядке их значимости. Значимость элемента определяется количеством связей данного элемента с другими. Исходя из общего определения понятия мно­жества сочленения, его можно трактовать так же, как некоторый струк­турный параметр, указывающий на состояние системы при удалении элемен­тов, т.е. при удалении каких элементов системы она перестает сущест­вовать как единое целое.

На рисунке 4.3 а приведена схема разделения, а соответствующий ей ориен­тированный граф – на рисунке 4.3 б.

2 5

6

4 8 10 1

А Д Б В Г а 9 7 11 3

б А Д Б В Г

Рис. 4.3. Технологическая схема (а) и соответствующий ей ориентированный граф (б)