Скачиваний:
32
Добавлен:
08.01.2014
Размер:
25.73 Кб
Скачать

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева

Издательский центр

Математическое моделирование химико-технологических систем

Часть 2. Математическое моделирование химико-технологических систем непрерывного действия

Под редакцией Л.С.Гордеева

Утверждено редакционным советом университета

в качестве учебного пособия

Москва 1999

УДК 66.011.001.57 075

ББК 22.18:35 я73

М 34

Математическое моделирование химико-технологических систем. Ч.2. Математическое моделирование химико-технологических систем непрерывного действия: Текст лекций / Л.С.Гордеев, Е.С.Кадосова, В.В.Макаров, Ю.В.Сбоева; РХТУ им.Д.И.Менделеева. М., 1999. 48 с.

Во 2-ой части учебного пособия изложен второй раздел текста лекций по специальному курсу “Принципы математического моделирования химико-технологических систем” для студентов специальностей 25 18 00 “Основные процессы химических производств и химическая кибернетика” и 07 19 00 “Информационные системы (в химии и химической технологии)”, посвященный методам моделирования химико-технологических систем непрерывного действия, распространенных во многих химических производствах.

Ил. 19. Библиогр. 11 назв.

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.М.Бессарабов (ИРЕА);

д-р техн. наук, проф. Ю.А.Комиссаров

(РХТУ им.Д.И.Менделеева)

ISBN 5-7237-0126-6 © Российский химико-технологический

университет им.Д.И.Менделеева, 199

9

Содержание

Введение ................................................................................................…….. 4

1. Структура модели химико-технологических систем

непрерывного действия..................................................................…….…..6

1.1. Общая характеристика.........................................……....................6

1.2. Модели технологических аппаратов..................................…….....9

1.3. Модели структуры химико-технологических систем………......13

2. Анализ статических режимов...............................................…….........…..20

2.1. Структурный анализ разомкнутых систем.........................……...21

2.2. Структурный анализ систем с рециклами..........................……...21

3. Динамические модели...................................................................…….......23

3.1. Способы описания динамики химико-технологических

систем……………………………………………………………...23

3.2. Формирование моделей динамики систем из моделей

аппаратов.........................................……...............……………….36

4. Методы решения систем уравнений математической модели......……...38

4.1. Методы решения систем алгебраических уравнений........……..38

4.2. Методы решения совместных систем конечных

и дифференциальных уравнений......................................………..40

5. Моделирование стохастических систем...........................................……..43

6. Системы непрерывного моделирования.........................................……....46

Литература..........................................................................................…….......47

Введение

В основу классификации химико-технологических систем (ХТС) положен временной режим технологических процессов как признак, оказывающий наибольшее влияние на структуру математической модели. По этому признаку ХТС можно разделить на два класса: системы непрерывного и периодического действия.

Системы с непрерывным режимом работы, распространенные во многих химических производствах, содержат технологическое оборудование непрерывного действия, а дискретным объектом является только их структура. Нормальный режим работы технологического оборудования — стационарный, а структура системы статична. Это обстоятельство обусловливает выбор адекватных формальных средств математического моделирования в виде систем конечных, дифференциальных или совместных систем дифференциальных и конечных уравнений — для моделирования технологических процессов и статических дискретных моделей, например, - ориентированных графов — для моделирования структуры технологических схем [1, 2].

Системы периодического действия имеют ряд существенных отличий от систем непрерывного типа. Их основным элементом является технологический аппарат периодического действия, работающий в циклическом, существенно нестационарном режиме, а структура системы изменяется в процессе работы. Наряду с непрерывными нестационарными процессами в аппаратах периодического действия в этих системах имеют место разнообразные дискретные процессы, например, такие как смена функциональных состояний системы и ее элементов, начало и окончание взаимодействия аппаратов и т.п. Поэтому для моделирования систем периодического действия применяются комбинированные модели, позволяющие моделировать как непрерывные, так и дискретные процессы.

В части 2 учебного пособия изложены методы математического моделирования ХТС с непрерывным режимом функционирования: описаны обобщенная структура их модели, процедура моделирования статических и динамических режимов, структурный анализ статических режимов разомкнутых и замкнутых систем, способы представления динамики и методы формирования динамических моделей.

В реальных производственных условиях входы и (или) состояния ХТС обычно изменяются случайным образом, в связи с чем в пособии отражены методы моделирования систем в условиях стохастической неопределенности. Ввиду сложности объекта, которым являются непрерывные ХТС, целесообразно автоматизировать процесс их моделирования, что достигается разработкой так называемых моделирующих систем, структура и принципы работы которых изложены в заключительном разделе.

Авторы благодарят рецензентов доктора технических наук, профессора А.М.Бессарабова и доктора технических наук, профессора Ю.А.Комиссарова за тщательный анализ рукописи, в значительной мере способствовавший ее улучшению. Все замечания, касающиеся как содержания, так и формы изложения материала, авторы примут с благодарностью.

Соседние файлы в папке часть 2