v0.5.7.final / Тема 3

31 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

15. Выбираются переменные системы уравнений МО, относительно которых она решается, и определяется – к какому математическому типу задач относится решаемая система уравнений.

Если в число определяемых переменных включаются переменные размеров аппаратов и их конструкционные параметры, реализуемое решение рассматривается как проектный расчёт.

При отсутствии указанных параметров среди определяемых при решении систем уравнений МО, т.е. когда они заданы, процесс решения считается поверочно-

оценочным расчётом.

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

32 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

16.В зависимости от того, к какому математическому типу уравнений относится математическое описание (МО) процесса, выбирается моделирующий алгоритм для решения системы уравнений МО.

17.Моделирующий алгоритм (МА) представляет собой либо известный численный алгоритм решения системы уравнений МО, либо комбинацию численных алгоритмов.

Для сокращения размерности решаемой задачи и уменьшения числа итерационных процедур используется метод декомпозиции решаемой задачи, который реализуется с использованием информационной матрицы системы уравнений МО

18. Разработанный МА реализуется на компьютере в виде расчётного модуля химико-технологического процесса (ХТП).

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

33 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

19.Проводится анализ параметрической чувствительности разработанной математической модели, и выявляются те её параметры (переменные и коэффициенты), которые наиболее сильно влияют на свойства и поведение технологического процесса.

20.Проверяется соответствие разработанной модели данным экспериментальных исследований, оценивается, так называемая адекватность математической модели, и, в случае отрицательного результата, решается

задача идентификации математического описания ХТП с целью обеспечения адекватности модели

21.Решается задача оптимизации химико-технологического процесса, и определяются оптимальные режимные и/или конструкционные параметры, обеспечивающие оптимальность процесса в смысле выбранного критерия оптимальности (целевой функции)

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

34 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

Уравнения балансов гидродинамических моделей

Вид

С сосредоточенными

С распределёнными параметрами

Класс

параметрами

уравнений

модели

Модель идеального смешения

Модель идеального вытеснения

Однопараметрическая

диффузионная модель

d Vxi

1 d Vxi

d vxi

G

1

d

Vxi

D d 2 Vxi

d vxi

Динам.

0

0

Gi

2

dt

v xi

vxi

Gi

L

dt

d

i

L

d

L d

d

i 1,..., n

i 1,..., n

i 1,..., n

Покомпо-

нентного

баланса

v 0 xi 0 vxi Gi

d vxi

d 2 Vxi

d vxi

Gi

D

G

0

Статич.

i

1,..., n

d

L d 2

d

i

i 1,..., n

i 1,..., n

dV

0

n

1 dV

dv

n

1 dV

2

n

D d V

dv

Gi

Динам.

dt

v

v

d

Gi

L d

2

d

Gi

Общего

i 1

L dt

i 1

L

dt

i 1

баланса

массы

Статич.

n

dv

n

D d V2

dv Gi 0

v 0 v Gi 0

Gi

2

n

d

i 1

i 1

L d

d i 1

d VC pT

0

0

0

1 d VC pT

d vCpT

1

p

D

T

d

2

vCpT

d p

Динам.

v

C

T

vC T Q

Q

d VC T

VC T

Q

2

dt

p

p

L dt

d

L

dt

L

d

d

Тепло -

вого

баланса

d vCpT

d 2 vCpT

d VC pT

v 0 C p0 T 0

vCpT Q 0

Q

DT

Q 0

Статич.

L

d 2

d

d

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

35 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

Основные интенсивности источников элементарных процессов в потоках

Источники

Интенсивность в зоне

Элемен-

Тип

С сосредоточенными

С распределёнными параметрами

Локальная

тарные

процессы

параметрами

Компо-

G GR GM

G A

GП

G

GR

GM

G A

GП

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

нента

i 1,..., n

i 1,..., n

Суммарные

Q QR QM

Q

QR

QM

Тепла

Q A QT QИ QП

Q A

QT

QИ

QП

Компо-

R

R

R

R

V R

R

R

m

Gi

V gi

Gi

gi

gi

ij rj

нента

i 1,..., n

L

j 1

Химическая

i 1,..., n

i 1,..., n

реакция в

объёме

V R

m

Тепла

QR V R qR

QR

V R qR

qR pj H pjR rj

L

j 1

m

Массо -

Компо-

GiM F M giM

GiM

F M

giM

giM KijM x j x j

нента

i 1,..., n

L

j 1

передача

i 1,..., n

i 1,..., n

через

поверх -

ность

F M

F M qM

n

Тепла

QM F M qM

QM

qM HiM giM

L

i 1

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

36 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

Основные интенсивности источников элементарных процессов в потоках

Источники

Интенсивность в зоне

Элемен-

Тип

С сосредоточенными

С распределёнными параметрами

Локальная

тарные

параметрами

процессы

Компо-

A

A

dv

нента

Gi

v xi

Gi

d

xi

Изменение

i

1,..., n

i 1,..., n

агрегатного

состояния

при фазовом

равновесии

dv

Тепла

QA v H A

Q A

H A

d

Тепло -

передача

через

Тепла

T

T

T

T

F T

T

T

T ~

поверх -

Q

F q

Q

q

q K T T

ность

L

F T

Тепло -

излучение

F И

И ~

с

Q

И

F

И

q

И

И

И

q

И

Тепла

Q

q

K T T

поверх -

L

ности

F И

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

37 Тема 03:Физико-химические блочно-структурные модели

V		- Объём рассматриваемой зоны
v
		- Расход потока
L
		- Длина рассматриваемой зоны
D		- Коэффициент обратного перемешивания
x,T - Состав и температура потока
G		- Суммарная интенсивность источников тепла в потоке
		Условные обозначения в приведённых выше соотношениях

	C p				- Теплоёмкость при постоянном давлении
	g				- Локальные интенсивности источников компонентов в потоке
	q
					- Локальная интенсивность источника тепла в потоке
	K
					- Коэфф. передачи, характеризующий интенсивность источников тепла в потоке
	H
					- Тепловой эффект элементарного процесса
		r			- Скорости стадий химической реакции

- Стехиометрические коэффициенты компонентов в реакциях

		- Координата пространства
	t
		- Координата времени
	n
		- Число компонентов в многокомпонентной системе
	m
		- Число элементарных стадий в сложной химической реакции
			Индексы
			Верхние
		0	- Признак поступающего в зону потока
		R	- Химическая реакция

M

A

П

T

И

-Массопередача

-Изменение агрегатного состояния при фазовом равновесии

-Подпитка от «внешнего» потока

-Теплопередача

-Теплоизлучение

~

i

p

-Термодинамическое равновесие

-Зона потока, контактирующая с рассматриваемой

Нижние

-Компонент

-Распределённость параметра

-Образующийся компонент (продукт) на элементарной стадии химической реакции

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования