3. 2. Структурний аналіз

У вигляді прикладу розглянемо структурний аналіз процесу,протікающого в

реакторі з непорушним шаром каталiзатора рис. 3.3.

Рис 3.3

Першим рівнем, що складається із окремих стадій хімічного перетворення, служить знакова модель складної хімічної реакції, протікающій в кiнетичній області в відсутності процесів переносу тепла і речовини. Дорівнення, що описують швидкість хімічного перетворення(кiнетична модель), входять як складні в модельдругого рівня- модель процесу на одiночном зерні каталiзатора.

Складовими частинами цього рівня є також стадії переносу речовини та тепла у середині зерна каталiзатора. Зв'язки між окремими складовими описуються дорівненнями матеріального і теплового балансів.Третій рівень- модель процесу у шарі каталiзатора урахуванням процесів переносу речовини і тепла як по шару каталiзатора, так і до зовнішньої поверхнi зерен. Модель другого рівня - швидкість, що спостерігає хімічне перетворення - входить у модель третього рівня як складова частина.

Модель четвертого рівня- модель реактора з урахуванням розміщення окремих прошарків каталiзатора, теплообмінних, смесiтельних та інших вузлів. Модель процесу в шарі каталiзатора(модель третього рівня) входить як складова до моделі четвертого рівня.

Уявляючи реактор у вигляді багатоступінчастоу моделі, ми поділяємо складний процес на більш прості составні і одержуємо можливість проводити вивчення по частинам і влаштовувати зв'язк між окремими частинами.

Можливі різноманітні шляхи виділення рівней і складових частин складного процесу у реакторі. Проте всі раздроблення повинні відповідати принципу iнварiантностi складових частин до масштабу, що укладає в наступному –

закономірністi протіканiя процесів в складових частинах наданого рівня моделі не повинні залежати від масштабу рівня, що роздивляється, а вплив масштабу слід враховуватися взаємодією між складовими частинами і краєвими умовами.

Необхідно визначити, що в цьому визначенні промова іде про iнварiантностi

саме закономірності протікання процесів на нижньому рівні до процесівна більш високому рівні, а не про iнварiантностi кількісних залежностій. Так, зміна масштабу більш високого рівня може значно деформувати кількісну картину на більш низькому рівні, проте залежность протіканiя процесів залишаться минулими.

При дотриманні принципу iнварiантностi одержані суммарні залежності про теканiя процесу на нижньому рівні будуть входити як складні наступного рівня моделі і не будуть залежати від його масштабу. Наприклад, закономірностi протеканiя процесів в складових частинах моделі другого рівня–порiстого зерна каталiзатора–перенос речовини і тепла у середині пор каталiзатора і швидкісті хімічного перетворення не залежать від масштабів зерна. Вплив же масштабу на розподіл концентраций і температури по радіусу зерна визначаються краєвими умовами і характером тепло- і массообміну між зовнішньої поверхні зерна і ядром струму . Одержані залежності що спостерігаються швидкості реакцій на порiстому зерні не залежать від масштабу наступного рівня - слоя каталiзатора і входять

в нього як складова частина математичної моделі процесів, протікающих в шарі каталiзатора.