ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТОВ из "Основы конструирования и проектирования промышленных аппаратов" Поскольку процессам химической технологии свойственна де-терминированно-стохастическая природа (при этом детерминированная составляющая определяется фундаментальными законами физической химии), то стохастически составляющая по своей природе отражает нестационарность процессов, проявляющуюся в различном распределении элементов фаз по времени пребывания в аппарате, характеру распределения включений, по степени химического превращения, вязкости, плотности и другим физико-химическим свойствам. [c.9] Детерминированная составляющая на основе фундаментальных законов - закона Ньютона, переноса массы и энергии и т. п. - позволяет строго теоретически определить скорость протекания того или иного процесса, а следовательно, и время для достижения конечного состояния или завершенности процесса при данной скорости. Однако в промышленных аппаратах действительное время завершения процесса может не соответствовать времени, полученному на основе классических законов, так как оно зависит от условий протекания процесса в аппарате, характера структуры потоков, обусловленного конструкцией аппарата, внешнего подвода энергии, наличия в аппарате устройств, изменяющих характер и направление движения пара и жидкости, и т. д. [c.9] Если не учитывать стохастической составляющей, то непосредственный перенос результатов эксперимента, проведенного в лабораторных условиях, на промышленные аппараты невозможен. [c.9] Совершенствование методов математического моделирования и средств вычислительной техники позволило изменить методологию исследования диффузионных процессов, происходящих в аппарате. [c.9] Учет стохастической составляющей процессов давно обусловил необходимость синтеза операторов физико-химической системы (ФХС), базирующегося на модельных представлениях о внутренней структуре процессов, происходящих в технологических аппаратах. [c.10] Основа этого подхода заключается в наборе типовых операторов, отражающих простейшие гидродинамические модели (идеального смешения, вытеснения, диффузионная модель, ячеечная и комбинированные), которые позволяют установить время завершения процесса. [c.10] Математическое описание технологического процесса в этом случае сводится, наряду с учетом детерминированного описания, к подбору комбинации простейших операторов, с тем чтобы результирующая модель достаточно точно отражала структуру реального процесса. [c.10] Рассмотрим постановку и решение задачи системного подхода к исследованию и созданию высокоинтенсивных массообменных аппаратов и технологических схем разделения. [c.10] Ввделение целевых продуктов, появляющихся в результате химических превращений, является одним из распространенных процессов химической технологии. Для этой цели служат процессы абсорбции, экстракции, кристаллизации, ректификации и т. д. Современные требования по снижению энергозатрат на ведение процессов разделения (к.п.д. от использования тепла при ректификации 5-10%), обусловленные ростом цен на источники энергии, привели к интенсификации исследований по поиску более эффективных способов разделения. Это, прежде a ero, разработка новых аппаратов, совмещенные процессы, рекуперация тепла продуктовых потоков внутри технологической схемы,организация парожидкостных и тепловых потоков в ректификационных колоннах и реакторах с периодическими циклами и т. д. [c.10] Создание высокоинтенсивной технологической схемы, оптимальной с учетом некоторого критерия, должно проводиться в несколько этапов это выбор процесса (абсорбция, ректификация, экстракция и т. п.), анализ свойств компонентов и смесей, выбор технологической схемы, выбор оборудования (рис. 1.1). Каждый из этапов является достаточно трудоемким, так как связан с выполнением ряда самостоятельных задач, между собой они взаимосвязаны конечной целью. Вероятность получения оптимального варианта схемы зависит от теоретической проработки задач каждого из этапов. [c.10] Подготовленность математического обеспечения позволяет на каждом из этапов вьщелить ряд подзадач, соответствующих отдельным вопросам исследуемого явления. [c.11] Проведение расчетов отдельных аппаратов позволяет оценить практическую реализуемость способа разделения и определить конкурирующие способы. Естественно, этот этап должен проводиться при наличии требований на качество и количество целевых продуктов, а также необходимых сведений о предшествующих и последующих стадиях производства. Прямой перебор всех вариантов соединения аппаратов и условий их работы практически невозможен даже на современных вычислительных машинах, поэтому необходима стратегия поиска, эффективность которой зависит от степени изученности отдельных явлений. [c.13] Следует заметить, что этапу проектирования (выбора) технологической схемы предшествует этап конструирования высокоэффективного массообменного аппарата, который, в свою очередь, включает этап конструирования отдельного контактного устройства. Составными элементами этого этапа являются определение параметров математической модели гидродинамики всех типов контактных устройств, а также кинетики процесса массопередачи в зависимости от характера движения жидкости на тарелках колонны (прямоток, противоток и т. д.) и степени перемешивания парового (газового) потока - от идеального вытеснения до полного перемешивания. [c.13] Несмотря на специфику этого этапа, предусматривающего большую серию экспериментальных и теоретических исследований с широким привлечением методов математического моделирования, автоматизации экспериментальных исследований и т. д., в каждом конкретном случае удается сформулировать их в форме, доступной для использования на следующих этапах. [c.13] Ввиду единой цели выполнение всех этапов осуществляется итерационно с уточнением отдельных параметров. [c.13] Таким образом, от того, насколько достоверны модели отдельных элементов, зависит вероятность получения оптимального варианта технологической схемы. [c.13] Разнородность решаемых на каждом из этапов задач приводит к разнообразию моделей. Следует заметить, что на каждом из этапов возможны как различная постановка задачи, так и различное описание одного и того же объекта. [c.13] Вернуться к основной статье