ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физическое описание природы объекта из "Математическое моделирование основных процессов химических производств" Построение любой математической модели начинают с физического описания объекта моделирования. При этом выделяют элементарные процессы, протекающие в объекте моделирования, которые подлежат отражению в модели, и формулируют основные допущения, принимаемые при их описании. В свою очередь, перечень учитьшаемых элементарных процессов определяет совокупность явлений, описывающих объект, которые включают в математическую модель. В данном случае под элементарным процессом понимается физико-химический процесс, относящийся к определенному классу явлений, например массообмен, теплопередача и т.д. Здесь следует отметить, что название элементарные процессы отнюдь не означает, что данные процессы являются простейшими и описываются несложными уравнениями. Так, массообмен является предметом целой теории, до настоящего времени еще далекой до полного завершения. Это название означает лишь, что такие процессы являются составляющими много более сложного всего химико-технологического процесса. [c.11] Обычно при математическом моделировании объектов химической технологии принимаются во внимание следующие элементарные процессы 1) движение потоков фаз 2) массообмен между фазами 3) теплопередача 4) изменение агрегатного состояния (испарение, конденсация, растворение и т.д.) 5) химические превращения. [c.11] Полнота математического описания элементарных процессов в модели зависит от их роли во всем химико-технологическом процессе, степени изученности, глубины взаимосвязи элементарных процессов в объекте и желаемой точности всего описания. Взаимосвязь элементарных процессов может быгь чрезвычайно сложной. Поэтому на практике часто делают различные допущения относительно характера связей, что позволяет избежать необходимости введения в модель недостаточно изученных зависимостей и, следовательно, излишнего усложнения описания. [c.11] Например, при физическом описании процесса ректификации смесей вьщеляют следующие элементарные процессы 1) гидродинамика потоков жидкости и пара в колонне 2) массообмен между жидкостью и паром 3) теплопередача между жидкостью и паром 4) испарение жидкости и конденсация пара. Все указанные элементарные процессы протекают либо на тарелке, либо в насадочной секции колонн и прямо связаны между собой. Полное описание этих процессов представляет собой чрезвычайно сложную систему уравнений. Только описание гидродинамики потока жидкости на тарелке (либо в насадке) с помощью уравнения Навье-Стокса представляет собой задачу чрезмерной вычислительной сложности. Не менее сложно и решение задачи полного описания массообмена между потоками жидкости и пара. Вместе с тем эти задачи должны решаться совместно как единая система уравнений. Отсюда следует, что без разумнььх упрощающих допущений здесь не обойтись. Поэтому обычно принимают идеализированное представление относительно движения потоков пара и жидкости (пар движется в режиме полного вытеснения, а жидкость полностью перемешивается на тарелке), а массопередачу выражают через эффективность ступеней разделений, определяемую в большинстве случаев полузмпирическими методами, либо вообще не рассматривают ее, считая, что на каждой ступени разделения достигается равновесие. [c.12] Следует отметить, что иногда физическое описа ше объекта модели-лирования устанавливается в результате математического моделирования. Так, математическое моделирование используется для проверки некото-рь1Х гипотез о механизме процессов, протекающих в объекте. Для этого в состав модели вводят исследуемые соотношения, чтобы по результатам последующего моделирования судить о справедливости того или иного физического предположения. Например, механизмы каталитических химических превращений в большинстве случаев неизвестны исследователям. Закладывая в математическую модель тот или иной механизм протекания химической реакции и сравнивая результаты моделирования с экспериментальными, можно отыскать наиболее близкий к истинному механизм. [c.12] Вернуться к основной статье