ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнения. Линейность. Уравнения в разрешенном и неразрешенном виде. Совместность уравнений. Достаточность и избыточность. Дифференциальные уравнения. Уравнения в частных производных Примеры из "Математическое моделирование в химической технологии" Цель этой книги — заинтересовать студентов старших курсов, дипломированных инженеров-химиков и инженеров-практиков основными идеями математического описания типовых химико-технологических процессов и моделирования их на вычислительных машинах. [c.11] Основной материал книги относится к расчету технологических процессов и управлению ими показано, что математическое моделирование может быть основой для экономического, количественного и научного рассмотрения технических проблем в химической промышленности. [c.11] Современное развитие вычислительной техники и создание новейших систем программирования, таких, как программное моделирование, значительно упрощает решение уравнений математических дюделей и тем самым устраняет одну из основных трудностей, стоящих перед инженерами при проведении аналитического исследования процессов. [c.11] Необходимо отметить, что если само решение задачи можно облегчить путем рационального применения соответствующих вычислительных методов, то проблема математического описания процессов в настоящее время является очень серьезной. [c.11] Инженеры должны уметь представлять физические явления в виде уравнений при помощи математической символики. Это требует от них умения абстрактно мыслить на основе экспериментальных данных, полученных из повседневной практики, и знания фундаментальных физических законов, применимых к данному явлению. [c.11] Цель книги — стимулировать аналитические исследования. Она является кратким изложением технического курса лекций в области анализа технологических процессов, успешно используемого инженерами фирмы Дюпон в течение последних четырех лет. [c.11] Метод программного моделирования подробно поясняется в последующих главах книги при составлении математических моделей различных процессов. [c.12] Материал остальной части книги расположен в порядке нарастания сложности метод анализа процессов путем математического моделирования применяется при решении различных проблем, возникающих при создании процессов в наиболее распространенных областях химической технологии. [c.12] Описание развивается от рассмотрения отдельных систем с сосредоточенными параметрами через многостадийные процессы к процессам с распределенными параметрами, описываемыми уравнениями в частных производных. [c.12] В последней главе показано, как проблемы управления нелинейными объектами могут быть решены путем моделирования без детального изучения теории управления. [c.12] При изложении материала предполагается, что читатель хорошо знаком с основами тепло- и массопередачи, химической кинетикой, гидравликой, термодинамикой, а также теорией автоматического управления. Следовательно, основными читателями этой книги будут студенты старших курсов, аспиранты и инженеры-практики, которые хотят овладеть основами моделирования химико-технологи-ческих процессов на вычислительных машинах. [c.12] За последние десять лет в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности развивается тенденция аналитического подхода к проблемам проектирования и управления процессами. Это стало возможным благодаря широкому применению быстродействующих электронных машин для решения сложных систем математических уравнений. Аналитический подход к инженерным проблемам позволяет более глубоко понять внутренний механизм изучаемых явлений и глубже и шире проводить исследования различных вариантов технологического и аппаратурного оформления процессов, а также эффективнее управлять существующими промышленными периодическими и непрерывными ус1а-новками. [c.13] Наиболее крупные промышленные предприятия имеют в настоящее время мощные вычислительные центры, оснащенные аналоговыми и цифровыми вычислительными машинами, которые обслуживают квалифицированные программисты. Для того чтобы шире использовать возможности вычислительной техники, нужен штат специальных сотрудников, которые занимались бы изучением и анализом процессов, их математическим описанием, а также требуются специалисты-вычислители, занимающиеся поисками методов программирования уравнений, описывающих тот или иной процесс. [c.13] Составлением уравнений, описывающих реальные физические системы, в настоящее время занимается узкий круг специалистов, но эффективность их работы часто снижается из-за слишком широкого диапазона решаемых задач. Если распространить методы аналитического подхода к изучению процессов среди инженеров, не работающих ни в области вычислительной техники, ни в области анализа систем, а запятых конкретными производственными задачами, то более эффективно будут использоваться как специалисты-вычислители, так и вычислительная техника. [c.13] Поскольку химические процессы становятся все более сложными и соответственно возрастает степень их автоматизации, появляется необходимость аналитического подхода и к проблемам, связанным с проектированием систем управ.пения. [c.13] Анализ процессов на современном уровне обычно включает некоторую форму математического моделирования. Инженеров-химиков должна привлечь возможность моделирования процессов, изучаемых на лабораторных или пилотных установках, так как результаты таких исследований могут быть распространены непосредственно на промышленные установки. [c.14] Для одной и той же системы существуют различные математические модели, каждая из которых служит для решения частной задачи, связанной с изучением этой системы. Два обширных класса образуют статические и динамические модели, и в каждом из них степень детализации зависит как от решаемой задачи, так и от количества имеющихся исходных данных. Очень точное описание химикотехнологических процессов часто приводит к большой системе громоздких уравнений. Хотя они и могут быть решены численными методами, но для аналитического исследования желательно, на основе общих соображений, свести эту систему к более простой. Решение такой системы для всех практических случаев будет вполне удовлетворительным и точность его определяется исходными данными. [c.14] Одним из важных аспектов математического моделирования является процесс составления уравнений. На практике установлено, что если вся совокупность уравнений находится в логической или причинно-следственной связи, то вычислительная модель является устойчивой. Эта логическая последовательность уравнений, соответствующая природе и сущности наблюдаемого явления, называется естественным расположением. Далее будет показано, что ключ к пониманию внутреннего механизма процессов лежит в способности выявить в них эту естественную причинно-следственную связь. [c.14] Для проведения анализа на современном уровне требуется более высокая подготовка специалистов, которая должна расти по мере усложнения методов анализа. Все более широкое применение вычислительной техники сыграло особую роль в изменении требований к специалистам. [c.14] Вернуться к основной статье