ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы РЕАКЦИОННАЯ АППАРАТУРА И МАШИНЫ ЗАВОДОВ СК Закономерности переработки неньютоновских жидкостей из "Реакционная аппаратура и машины заводов" Задачей оптимизации является получение максимального количества продуктов данного качества при заданном расходе сырья. Так как количественная и качественная характеристики продукта определяют его стоимость, то общая задача оптимизации заключается в достижении максимального экономического эффекта. [c.164] Оптимизацию реактора можно проводить по любому параметру, характеризующему химический процесс получение оптимального температурного профиля, максимальный выход одного или нескольких целевых продуктов, минимальные расходы электроэнергии, пара, материалов, минимальные затраты на эксплуатацию, оптимальные давления, количество секций, высота отдельных секций и т. д. Провести оптимизацию одновременно по всем параметрам нельзя, поэтому ее выполняют по каждому параметру отдельно, имея в виду, что это возможно только в том случае, если оптимизируемый параметр способен изменяться при изменении управляющих воздействий. [c.164] Экономическая оценка эффективности процессов. Экономическими показателями конкретного процесса являются производительность В (кг/ч, шт./год и т. д.) объём капиталовложений Ф (руб.), эксплуатационные затраты Э (руб./год), качество продукта К. [c.164] В большинстве случаев на кривой зависимости оптимизируемого параметра от управляющих воздействий имеется максимум или минимум. Таким образом, оптимальное значение параметра получается при равенстве нулю производной от параметра по управляющему воздействию. Далее будем рассматривать только простейшие виды оптимизации, которые сводятся к отысканию экстремума (максимума или минимума) в изменении определяемой величины. При этом можно выделить два вида оптимизации 1) оптимальное проектирование, 2) оптимальное управление. [c.164] Чтобы произвести экономическую оценку эффективности процесса, при любой оптимизации необходимо знать стоимость сырья, материалов, оборудования и т. д. Однако конструктор обычно не делает экономической оценки, а подбирает оптимальные значения параметров по технологическим соображениям. В ряде случаев кроме чистой экономии, выраженной в терминах стоимости, приходится учитывать вопросы надежности конструкции, эстетики, техники безопасности и другие. [c.165] Оптимальная производительность реактора. Критерием оптимизации химической реакции может быть максимальная производительность аппарата или максимальный выход целевого продукта. Различие оптимизации по этим двум параметрам состоит в том, что в первом случае стремятся получить минимальное время реакции Тр = min, а во втором — минимальный выход побочных продуктов. Первый вид оптимизации целесообразно применять тогда, когда капитальные затраты высоки, а стоимость сырья невысокая, второй — при высокой стоимости сырья. [c.165] Однако если т = xj, производительность реактора равна нулю. Поэтому на практике приходится ограничиваться некоторой степенью превращения, при которой производительность реактора сохраняется на приемлемом уровне. [c.165] Для простейших необратимых реакций существует одна определенная оптимальная температура. [c.166] Расчет оптимальной температуры и, особенно, последовательности температур, как и решение любой задачи оптимизации, требует использования специальных численных методов решения и привлечения вычислительной техники. [c.166] Оптимальный диаметр реактора шахтного типа по расходу металла. При постоянном значении реакционного объема минимальный расход металла получается при шаровой форме реактора, а для цилиндрической формы — при равных значениях высоты и диаметра. [c.167] При секционировании реактора по высоте расход металла на тарелки будет понижаться с уменьшением диаметра аппарата при сохранении объема постоянным. При некотором значении диаметра суммарный расход металла на изготовление будет минимальным. Оптимальное значение диаметра должно быть получено с учетом механического расчета толщины обечайки, днищ, тарелок на прочность и жесткость. [c.167] Оптимизация при исследованиях. При разработке новых технологических процессов и аппаратов часто требуется найти оптимальные условия ведения процесса, зависящего от тлногих факторов. Еще недавно влияние каждого фактора исследовали изолированно, поддерживая (или принимая) все другие факторы постоянными. Естественно, экспериментальное исследование всего набора комбинаций факторов требует большого времени. Например, эффективность различных контактных устройств зависит от множества геометрических, кинетических и физических факторов. [c.167] Оптимальное планирование эксперимента позволяет значительно сократить число опытов. При этом эффективность оптимального планирования тем выше, чем сложнее процесс, т. е. чем больше количество факторов влияет на процесс. [c.167] С увеличением степени полинома повышается и точность описания опытных данных. На практике обычно бывает достаточно ограничиться квадратичными членами. Члены полинома имеют следующий смысл у — определяемый параметр Хг — факторы, влияющие на определяемый параметр ал- — линейные члены полинома, ОцХ]— квадратичные члены полинома ацх х — члены, учитывающие парное взаимодействие ац — 1 оэффициенты полинома, или коэффициенты регрессии. [c.167] Планирование экспериментов осуществляется следующим образом. Задается интервал изменения каждого параметра. При этом чаще всего в опытах каждый параметр принимает только два значения— максимальное и минимальное для принятого интервала. Если число факторов равно к, то число возможных комбинаций факторов составляет 2, где 2 —число значений, принимаемых факторами. Число комбинаций факторов дает число опытов, которое может быть проведено при исследовании. Если проводить все 2 опытов, то такое планирование называется полным факторным пла нированием. [c.168] Все избыточные опыты могут быть использованы для проверки правильности полученного описания, т. е. быть контрольными. [c.169] Несмотря на то, что факторы принимают только максимальное и минимальное значения, по полученному полиному можно рассчитать все промежуточные значения определяемого параметра в интервале изменения факторов. [c.169] Вернуться к основной статье