ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование и гидродинамическое подобие из "Процессы и аппараты химической промышленности" Максимальное уменьшение количества отходов в промышленном производстве — одна из важнейших проблем рационального проведения того или иного технологического процесса. Основным показателем качества комплексной переработки сырья является так называемый материальный индекс производства, определяемый как отношение суммарного удельного расхода сырья и вспомогательных материалов к единице массы готового продукта. Как правило, при наличии отходов, переработка которых пока невозможна или затруднительна, этот показатель значительно превышает единицу. [c.35] Разработка новых технологических процессов с комплексной переработкой сырья, характеризуемой величиной материального индекса, близкой к единице (безотходное производство), является непосредственной задачей химиков-технологов. Активный поиск и внедрение таких технологических процессов позволит существенно улучшить санитарное состояние химических предприятий и защитить окружающую среду от промышленных выбросов. [c.35] Разработка нового технологического процесса, проведенная в лабораторных условиях, может дать лишь принципиальную схему будущего производства. Обычно полученные опытным путем данные проверяются на так называемых пилотных (модельных) установках с целью определения удельных расходных коэффициентов, расчетных констант и выходов продуктов, а также подбора аппаратов, машин, конструкционных материалов. Однако такая схема еще более усложняется при увеличении масштабов производства и необходимости создания высокопроизводительных агрегатов большой единичной мощности. [c.35] Исследование механизма основных процессов химической технологии с целью их математического описания представляет собой трудную задачу, поскольку кроме исчерпывающей информации о влиянии большого числа различных факторов необходимо иметь точные методы их теоретического обобщения. Итак, только единство экспериментального и теоретического методов исследования позволит добиться наилучшего эффекта при создании и эксплуатации современного химического предприятия. [c.35] Кроме экономичности по сырью современный высокоэффективный процесс должен быть экономичным по тепло-, воде- и энергозатратам. [c.35] Математическая модель технологического процесса создается для целенаправленного исследования механизма процесса в целом либо для изучения его отдельных сторон или явлений, таких, например, как перенос теплоты (массы), количества движения. Поэтому при разработке модели сначала анализируют отдельные процессы (или явления), имеющие место в конкретном объекте моделирования. [c.36] Математическое описание каждого отдельного процесса составляется с учетом требуемой точности решения в полном соответствии с используемыми исходными (или экспериментальными) данными на основе физического моделирования. Составленные уравнения (алгебраические или дифференциальные) объединяют в общую систему, включающую существенные ограничения на пределы изменения важнейших параметров исследуемого процесса. Выбор модели во многом определяет успех исследования. [c.36] Особое значение имеют вопросы моделирования, связанные с масштабным переходом от модельных аппаратов к аппаратам большой единичной мощности [1, 4, 5]. [c.36] Эффективность моделирования как научного метода позволяет увеличить степень надежности при проектировании новых или усовершенствовании действующих химических предприятий. [c.36] Моделирование как научный метод лежит в основе кибернетики— науки об управлении сложными процессами и химико-технологическими системами для повышения производительности труда. [c.36] Аналогичность уравнений, описываюш,их различные физические явления, лежит в основе математического моделирования. Например, процессы переноса количества движения, массы или теплоты могут быть смоделированы процессом переноса количества электричества. В подобном единстве различных процессов или явлений природы и заключена сила аналогий. [c.37] На принципе прямой аналогии основано действие аналоговых машин (например, МН-7 или МН-11), при помощи которых можно воспроизводить процессы, не заботясь даже о количественном их представлении, поскольку при решении уравнения, описывающего процесс, непосредственно устанавливается соотношение между изменениями скорости, концентрации и других параметров и изменениями напряжения электрического тока. [c.37] Аналоговые машины недостаточно универсальны, так как с их помощью удается воспроизводить только сравнительно простые модели (при большом числе нелинейных блоков трудно достижима необходимая точность решения). [c.37] В отдельных случаях прямые аналогии между разнородными явлениями позволяют установить физический механизм того или иного процесса. Например, широко известна так называемая тройная аналогия, объединяющая явления переноса в потоке в результате гидравлического сопротивления, тепло- и массообмеда. Во всех трех случаях имеет место перенос в нормальном к поверхности потока направлении гидравлическое сопротивление определяется поперечным потоком количества движения, теплообмен — поперечным потоком теплоты, массооб-мен — поперечным потоком компонента. [c.37] Практика инженерной деятельности привела к созданию метода, который соединяет теоретический и экспериментальный методы Этим методом является теория подобия. [c.37] Теория подобия формулирует условия проведения эксперимента и обработки опытных данных с тем, чтобы полученные результаты можно было распространить на группу подобных явлений. [c.37] Вернуться к основной статье