- •Моделирование в химической технологии и расчёт реакторов
- •Разделы дисциплины и виды
- •Рекомендуемая литература
- •Рекомендуемая литература
- •Области применения ЭВМ в химической технологии
- •1 Переработка больших массивов информации
- •1 Переработка больших массивов информации
- •2 Обработка экспериментальных данных
- •3 Математическое моделирование
- •3 Математическое моделирование
- •4 Оптимальное проектирование
- •4 Оптимальное проектирование
- •5 Управление
- •МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
- •Виды моделирования
- •Физическое моделирование
- •Лабораторная установка
- •Опытно-промышленная
- •Физическое
- •Математическое моделирование
- •Основные виды математических моделей
- •Модель с распределенными параметрами
- •Модель с сосредоточенными параметрами
- •Статическая модель
- •Динамическая модель
- •Полная математическая модель
- •Выбор и построение модели процесса
- •Выбор и построение модели процесса
- •При выборе модели
- •4Применительно. к процессам, происходящим в гомогенных системах можно принять модель с сосредоточенными параметрами
- •Этапы составления математического описания
- •Состав математического описания
- •Состав математического описания
- •Состав математического описания
- •Моделирующий алгоритм
- •Моделирующий алгоритм
- •Моделирующий алгоритм
- •Установление адекватности
- •Установление адекватности
- •Установление адекватности
- •Установление адекватности
- •Способы построения математических моделей
- •Аналитический способ построения математических моделей
- •Экспериментальный способ построения математических
- •Экспериментально-
- •МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
- •Поведение потоков в реальных аппаратах весьма сложное
- •Методы исследования структуры потоков
- •Индикаторы
- •Индикатор вводят в виде стандартных сигналов:
- •Импульсный метод исследования структуры потоков
- •Справ
- •- называется
- •Тогда из уравнений (4) и (5) следует:
- •Таким образом, C - кривая является
- •Метод ступенчатого
- •На практике удобно перейти от экспериментальной
- •Доля элементов потока, время пребывания которых в аппарате меньше , определяется следующим образом:
- •Среднее время пребывания потока в аппарате составляет:
- •Основные характеристики распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате (моменты функции распределения)
- •ТИПОВЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ В АППАРАТАХ
- •В зависимости от вида функции распределения всё многообразие математических моделей потоков, возникающих в
- •Модель идеального вытеснения
- •Для вывода уравнения модели составим
- •Уравнение материального баланса для этого элемента аппарата:
- •Выходные кривые при импульсном и ступенчатом возмущении имеют вид:
- •Модель идеального смешения
- •В аппарат приходит:
- •Решение дифференциального уравнения
- •2. При ступенчатом возмущении
- •Выходные кривые при импульсном и ступенчатом возмущении имеют вид:
- •Диффузионная модель
- •уравнение материального баланса для
- •разность между входящими и выходящими потоками должна составлять накопление вещества в рассматриваемом элементе
- •Выходные кривые при импульсном и ступенчатом возмущении имеют вид:
- •Ячеичная модель
- •С-кривая для ячеечной модели описывается уравнением:
- •Выходные кривые при импульсном и ступенчатом возмущении имеют вид:
- ••Не все реальные процессы удается описать при помощи рассмотренных выше моделей
Установление адекватности
Этот прием является основным при установлении адекватности математической модели изучаемому объекту
При моделировании процессов химической технологии теоретический закон распределения
может задаваться уравнениями математической модели процесса
Таким образом, достоверность
математической модели процесса проверяется сравнением теоретического распределения с найденным экспериментально
Способы построения математических моделей
Существуют три способа построения математических мод
Аналитический способ построения математических моделей
При использовании аналитического метода
структура
уравнений модели определяется следующим образом:
1.Анализируются физико-химические процессы, протекающие в объекте
2.Составляются уравнения материального и теплового балансов для основных участков объекта
3.Отсюда находится зависимость выходных координат от входных
Достоинства аналитического способа:
1.Возможность использования для получения моделей
вновь проектируемых объектов
2.Полученная этим методом модель применима для описания всего класса объектов, к которому принадлежит исследуемый
объект
Экспериментальный способ построения математических
моделей
При применении экспериментального метода
структурой уравнений модели задаются
Зависимость выходных координат от входных описывается полиномом
Достоинства метода:
1.Высокая точность
2.Относительно небольшая трудоемкость
Недостатки метода:
1.Модель, полученная экспериментальным методом, применима для описания только того объекта, на котором проводился эксперимент
2.Параметры модели не имеют физического смысла
Экспериментально-
аналитический способ
построения математических моделей
Экспериментально-аналитический метод представляет комбинацию аналитического и экспериментального методов
1.Структура модели при применении этого метода находится так же, как в
аналитическом методе
2.Параметры модели – как в
экспериментальном методе

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
ОПИСАНИЕ
СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ В
АППАРАТЕ
Поведение потоков в реальных аппаратах весьма сложное
Дать строгое математическое описание их не представляется возможным
Структура потоков оказывает существенное влияние на эффективность ХТП, поэтому ее необходимо учитывать при моделировании процессов
При этом математические модели структуры
потоков являются основой, на которой строится математическое описание ХТП
Теоретическое описание реальных потоков приводит к чрезвычайно трудным для решения задачам
Поэтому разработанные модели структуры
потоков в аппаратах являются достаточно простыми и носят полуэмпирический характер
При проведении ХТП часто важно знать степень
полноты их завершения, что зависит от
распределения времени пребывания частиц
Методы исследования структуры потоков
Сущность методов исследования структуры потоков заключается в следующем:
Cвх |
C(τ |
|
) |
в поток на входе в аппарат вводят индикатор
на выходе потока из аппарата измеряют
концентрацию индикатора как функцию времени С = f( )
Эта выходная кривая называется функцией
отклика системы на типовое возмущение
по составу потока
Индикаторы
Индикатор вводят в виде стандартных сигналов:
C C C
τ |
τ |
τ |
В зависимости от вида возмущающего сигнала различают
