UNSORTED / Моделирование ХТС - 2002 / lectures_makarov_doc / МАКАРОВ КУРС ЛЕКЦИЙ, ЧАСТЬ1,2 / часть 2 / MAK6
.RTFМинистерство 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.