Лекции ХТП / Тема-1

1 Тема 01

Тема 01: Принципы: П инципы компьютерногокомпьютерногом делирования ХП и их применение моделированияв авт матизированных системах ХТП и их применение в

автоматизированных системах проектирования

ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ

§1. Системный анализ химико-технологических процессов (ХТП) §2. Математическое моделирование ХТП

§3. Идентификация математического описания объектов моделирования

§4. Оптимизация процессов с использованием математических моделей

§5. Применение компьютерных моделей химических процессов для анализа, оптимизации и синтеза химико-технологических систем (ХТС)

§6. Вопросы для контроля знаний

2 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

Этапы компьютерного моделирования ХТП

Нет

Да

3 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

§1. Системный анализ химико-технологических процессов (ХТП)

Технологическая схема процесса получения продукта Р (ХТС)

4 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

ХТС - технологическая схема процесса, которая рассматривается как совокупность тесно связанных подсистем (процессов в отдельных аппаратах), имеющих единую цель функционирования и подчиняющихся принципам системного анализа, в частности комплексности и иерархической соподчинённости.

В общем случае химико-технологический процесс (ХТП) формализуется как физико-химическая система – ФХС.

5 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

ФХС – многофазная многокомпонентная сплошная среда, распределённая в пространстве и переменная во времени, в каждой точке гомогенности которой и на границе раздела фаз происходит перенос вещества, энергии и импульса при наличии их источников (стоков).

ХТС

ФХС 1

ФХС 5

6 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

Принципы системного анализа технологических процессов

•Иерархичность

•Комплексность

•Иерархическая соподчинённость

Иерархическая соподчинённость: учитываются наиболее приоритетные процессы, которые протекают на более высоких ступенях. В то же время тщательное исследование процессов на более высоких ступенях очень важно, т.к. это позволяет определить те самые приоритетные процессы, которые должны быть учтены на более низких ступенях иерархии.

7 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

Уровни иерархии химических производств

1.Микроуровень – процессы и явления описываются без учёта влияния закономерностей движения потоков фаз в аппаратах

2.Макроуровень (ФХС) – секции аппарата или насадка аппарата. Все процессы записываются с учётом движения потока фаз.

3.ХТС – уровень химического производства. Совокупность аппаратов, связанных между собой материальными, тепловыми, информационными потоками.

4.Уровень предприятия – несколько производств, объединённых цепью функционирования. Действуют экономические закономерности.

5.Компания или объединение.

8 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

§2. Математическое моделирование ХТП

ДВА АСПЕКТА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ:

■Построение математической модели – МОДЕЛИРОВАНИЕ ХТП

■Расчётные исследования математической модели – СИМУЛЯЦИЯ ХТП

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХТП

■Анализ и исследование объекта моделирования

■Синтез функциональных операторов физико-химических систем (ФХС) и построение систем уравнений математического описания (МО)

■Разработка моделирующих алгоритмов (МА) и их реализация на компьютерах

9 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

Типы моделей ХТП (ФХС)

10 Тема 01: Принципы компьютерного моделирования ХП и их применение в автоматизированных системах

3 этапа построения физико-химических блочно-структурных моделей

1. Изучение свойств объекта моделирования (теоретическое, экспериментальное) – анализ структуры технологического или физикохимического оператора:

y X

Ω – технологический или физико-химический оператор

2. Составление уравнений математического описания (МО) – синтез функционального оператора:

y X , a

3. Построение алгоритма решения системы уравнений МО – моделирующего алгоритма МА.