Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

САПР / M1 / 46-47

.RTF
Скачиваний:
10
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
15.92 Кб
Скачать

Пример 4.6. Краевая задача.

Необходимо рассчитать процесс неизотермической абсорбции в протавоточ- ной насадочной колонне. Если растворитель нелетуч, то описание процесса будет содержать 4 дифференциальных уравнения, описывающих изменение концентра­ции поглощаемого компонента и температуры по длине в обеих фазах. (Восполь­зовавшись уравнениями материального и теплового баланса, их число можно уменьшить до двух, но это не скажется на ходе наших рассуждений.) Напра­вим ось длины * снизу вверх; для низа насадки *=0, а для ее верха 1=**. Тогда два начальных условия-состав и температура входящего газа-заданы при *=0, а два-состав и температура входящей жидкости-при 1=*.

При численном решении краевой задачи, как правило, прихо­дится задаться начальным приближением-ориентиро­вочными значениями всех зависимых переменных в одной началь­ной точке. Затем задача решается, как задача Каши. Придя в ко­нечную точку, мы обнаруживаем н е в я з к у - несовпадение рас­четных значений тех переменных, которые заданы на этом конце, с заданными. С учетом этой повязки вносятся поправки в началь­ное приближение, и весь цикл расчета повторяется. Повторение цикла с внесением поправок производится до тех пор, пока невязка не окажется достаточно малой. Таким образом, краевые задачи решают и т е р а ц и о н н ы м и м е т о д а м и [5] .

Теперь рассмотрим некоторые задачи, различающиеся тем, от­носительно каких величин, входящих в математическую модель, следует разрешать уравнения.

Прямые и обратные задачи. Обратимся к уравнению (3.3). Бо­лее подробно это уравнение-общий вид уравнения математиче­ской модели имеет вид:

ó!=Ð{(Í,}*,* (4.2)

ãäå Ä=(Üî, Üã, 6р) - вектор параметров. Запись (4.2) отражает тот факт, что в модель обязательно входят параметры. Возможны два основных класса задач, связанных с уравнениями вида (4.2).

Задача первого класса формулируется так. Нам заданы Í, X, Â. В этих условиях следует определить ó!. Это прямая зада-

ч а. В такой формулировке она сводится к расчету функции, за­данной в явной форме. Если рассмотреть переменные Í è X,

то решение прямой задачи дает изменение отклика, или р а с п р е д е л е н и е о т к л и к а в п р о с т р а н с т в е ф а к т о- р о в.

Задача второго класса: нам задано распределение отклика в пространстве факторов Í è X (как правило, задано в виде сово­купности экспериментальных данных) и известен общий вид функции (4.2). Требуется определить параметры 60, Üð. Это обратная задача. Одному из главных направлений в реше­нии обратных задач-математической статистике-посвящена глава 11.

Проектные и поверочные расчеты. Эти два типа расчетов в хи" мической технологии различаются тем, какие величины выбирают

46

в качестве выходных. П р о е к т н ы м р а с ч е т о м называют та­кой, цель которого состоит в определении потребных размеров аппарата, причем показатели, которых следует в нем достигнуть, заданы. Поверочным расчетом называют такой, в кото­ром мы задаемся размерами аппарата и находим, какие показате­ли могут быть при этом достигнуты.

Зачастую целесообразно свести проектный расчет к совокупно­сти поверочных: задаться рядом типоразмеров аппаратов, для каждого из них рассчитать достижимые показатели, после чего выбрать наилучший размер. Особенно простой такая процедура получается при использовании ЭВМ.

Â Î Ï Ð Î Ñ Ü1

4.1. По тонкой трубке течет газ. При каком ее диаметре течение уже нельзя рассматривать в приближении сплошной среды?

4.2. Какая математическая модель скорее всего будет содержать больше па­раметров: грубая модель очень сложного объекта или очень точная модель срав­нительно простого объекта?

4.3. В ректификации бинарной смеси составы фаз заданы как минимум на двух концах колонны - у ввода флегмы и у куба. Почему расчет методом равно­весных ступеней разделения проводится без итераций?

Соседние файлы в папке M1