
- •2.3.Моделирование химико-технологических процессов.
- •2.3.1.Математическое моделирование.
- •2.3.2 Физическое моделирование.
- •2.3.2.1 Теория подобия.
- •2.3.2.2 Подобие гидромеханических процессов.
- •2.3.2.3 Подобие тепловых процессов.
- •2.3.2.4 Подобие массообменных процессов.
- •2.3.3 Определение коэффициентов массо -, тепло -, импульсоотдачи.
- •2.3.4 Аналогия процессов массо -, тепло -, импульсоотдачи.
- •2.3.5 Проблема масштабного перехода для промышленных аппаратов.
- •2.3.6 Понятие о сопряжённом физическом и математическом моделировании.
2.3.Моделирование химико-технологических процессов.
Для проектирования новых и
оптимизации существующих аппаратов
необходимо знание в них полей W,
p, T и
.
Определить эти поля можно было бы двумя
способами: теоретическим и экспериментальным.
Теоретический способ – решение
дифференциальных уравнений, составляющих
исчерпывающее описание процессов
переноса. Задача труднодостижимая.
Экспериментальный способ дорогой,
трудоёмкий.
В связи с этим в инженерной практике получил подход, называемый моделированием.
Моделирование – это изучение объекта-оригинала с помощью замещающей его модели, включающее построение модели, её исследование и перенос полученных результатов на объект-оригинал.
Объект-оригинал – объект, свойства которого подлежат изучению методом моделирования.
Модель – объект, отражающий свойства оригинала и замещающий его при проведении исследований.
Наибольшее распространение в инженерной практике получило математическое и физическое моделирование.
2.3.1.Математическое моделирование.
Математическое моделирование – исследование процессов или явлений на основе математических моделей.
Математической моделью процессов является исчерпывающее математическое описание процессов переноса. Но эти модели сложные, уравнения, в основном, не решаются. Поэтому их упрощают, путём оценки значимости их членов. Если этот способ невозможен (члены уравнения одного порядка), то сознательно огрубляют исчерпывающее описание процесса. Например, трёхмерное описание приводит к одномерному – от входа в аппарат к выходу. При этом коэффициенты переноса заменяются на неких параметры модели. Отыскание этих параметров, т.е. идентификация модели, проводят путём составления физического и численного экспериментов.
Любая модель неполно отражает оригинал. Поэтому следующим этапом моделирования является проверка адекватности модели – соответствия её моделируемому объекту. Это достигается путём сопоставления результатов моделирования с численным либо физическим экспериментом.
Если модель в недостаточной степени соответствует оригиналу, проводят её коррекцию.
Конечным этапом математического моделирования является использование полученной модели для описания объекта, либо уже существующего, либо проектируемого.
Итак, этапы математического моделирования:
– составление математической модели;
– идентификация модели;
– проверка адекватности модели, при необходимости коррекция;
– использование модели для описания объекта-оригинала.
Современное материальное обеспечение математического моделирования – компьютеры, возможности которых велики.
2.3.2 Физическое моделирование.
Физическое моделирование проводится на основе экспериментального изучения материальных моделей объекта. При этом возникают три проблемы:
- какую модель использовать (форма, размер, среда);
- какие характеристики измерять;
- как перенести результаты исследования с модели на объект.
Эти проблемы решаются с помощью теории подобия, являющейся теоретической основой физического моделирования.