Понятие о технологических системах, основные признаки систем.

При анализе ТП интерес представляет не только отличительные признаки процесса, но и общие свойства, характерные для всех или большой группы ТП. Эти общие свойства удобно формулировать в рамках системного подхода.

Технологической системой (ТС)- называется совокупность материальных элементов или действий, соединенных определенным образом для осуществления ТП. В качестве ТС можно рассматривать доменную печь, химический или ядерный реактор, конвейерную линию и т.д . в ряде случаев в зависимости от постановки задачи, анализа технологического объекта число элементов системы включает человека. ТС должна обладать 3-мя главными функциями : структурой, функцией и иерархией.

Структурой называется способ соединения элементов системы.

Функцией называется характер зависимости входных и выходных параметров ТС. Функцией должен обладать каждый элемент системы. Системное представление технических объектов зависит от задачи анализа. При переходе к более подробному анализу можно выделить структуру элементов, представить их под систему.

Функционально структурная модель технологической системы в самом общем виде может быть представлена следующим образом.

x1, x2 ... xn – хар-ка материальных и энергетических потоков поступающих в ТС. Их называют так же входящими потоками. y1, y2 ... yn – хар-ка потоков покидающих ТС их называют выходными параметрами. F функция связывает входные и выходные параметры ТС.

Чтобы проверить существование функции нужно изменит хотя бы один из параметров x , если при этом значение y не меняется значит функции нет, это не система. Для того, чтобы прогнозировать поведение ТС или рассчитывать ТН необходимо располагать их математическим описанием. Математическое описание удается составить не всегда, порой оно не нужно. В зависимости от возможности и целей решаемой задачи, существует несколько способов представления ТС.

1.Точное математическое описание

2.Представление с помощью эмпирических формул

3.Представление ТС на основе теорией графов

4.Представление с использованием блок-схем

5.Словесное описание

Билет № 5

Способы описания технологических систем.

Существует несколько способов представления ТС:

Точное математическое описание- вид математического описания ТП определяется задачей расчета, а также степенью развитости теории данного процесса, теория ТП является развитой, если она опирается на уравнения, выражающие фундаментальные законы природы, которые изучаются в таких разделах науки как: физика, химия, механика. Развитая теория ТП позволяет описывать его в достаточно малых временных интервалах. Получается большой объем информации об особенностях протекания процесса, удается точно прогнозировать процесс для широкого диапазона изменения условий его протекания. В других случаях, в зависимости от потребностей можно огрублять математическое описание, ясно представляя ошибку от такого огрубления. Составление точного математического описания состоит в написании дифферинциальных уравнений и их решений при известных граничных условиях

2.Представление с помощью эмпирических формул- если же граничные условия не известны или мы не располагаем теорией ТП, то для описания используют эмпирические формулы. Полученные опытным путем, эти формулы связывают входные и выходные параметры процесса, при этом система рассматривается как черный ящик» внутри которого описании процесса для нас пока не возможно. Устанавливая численную связь между входными и выходным параметрами. Эмпирическая формула не объясняет недостатка этой связи. Еще один недостаток этого способа – это описание действительно только для тех условий протекания процесса, в которых оно получено, а применение эмпирических формул в измененных условиях ведет к грубым ошибкам, в расчетах процесса, авариям и катастрофам.

Представление ТС на основе теорией графов

Представление с использованием блок-схем

Это Представление ТП с помощью блок-схем

1,2,3…- номера продуктов

, , - номера операций. Словесное описание - хотя словесное описание является самым простым, но в большинстве случаев оно достаточно, для того чтобы получить общее представление о процессе.

Системный подход к анализу ТП позволяет: 1-прогнозировать поведение ТС в новых условиях, в которых система еще не работала. 2-При проектировании новых ТП избежать значительных расходов на проведение предварительных исследований. 3- Перевести на машинный язык ЭВМ любые ТП.

Билет №6

Основные физические законы, управляющие технологическими процессами: закон материального баланса, закон энергетического баланса.

Хотя число ТП безгранично каждое из них сопровождается различными физическими, химическими и др. явлениями. Число законов характеризующие их ограничено. Это :

1.закон материального баланса- он базируется на законе сохранения вещества и гласит: кол-во введенных в производственный процесс материалов должно быть равно коллическтву получаемых продуктов с учетом отходов и потерь.

Gт+Gж+Gг = Gт’+Gж’+Gг’

Где т,ж,г - кол-во или масса твердых, жидких и газообразных мат-ов, поступ.

в процессе

В наиболее общем виде этот закон выглядит так:ΣGiвх = ΣGiвых

2.Закон энергетического баланса(закон сохранения энергии) для составления баланса тепла, по данным материального баланса рассчитывают тепловые эффекты каждой операции по формуле: Qт+Qж +Qг + Qр + Qп= Qт’+ Qж’ +Qг’ + Qр’ + Qп’

Первые 3 слагаемые в левой части – кол-во тепла вносимого в проц., твердыми, жидкими и газообразными продуктами, поступающими в аппарат.

Qp-тепло экзотермических реакций

Qp’- расход тепла эндотермических реакций

Qп – подвод тепла к аппарату

Qп’- потеря тепла в окружающую среду.

закон равновесия

закон скорости процесса

Билет №7