Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Сорокина Г.И.
ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
Утверждено редакционно-издательским
советом СибГТУ в качестве электронного
учебно-методического комплекса дисциплины
для студентов специальностей 250401, 250600,
251100, 251200,320702 всех форм обучения
Красноярск
2004
Сорокина Г. И. Применение ЭВМ в химической технологии. Электронный учебно-методический комплекс дисциплины: Для студентов специальностей 250401, 250600, 251100, 251200, 320702 всех форм обучения. – Красноярск: СибГТУ, 2004.
Рецензенты: к.т.н., научн.сотр. Ковязин С.А. (ИВМ СО РАН)
к.т.н., доцент Зингель Т.Г. (метдсовет СибГТУ).
Электронный учебно-методический комплекс дисциплины предназначен для обучения студентов химических специальностей. В комплекс вошли: курс лекций, учебное пособие и методические указания по выполнению лабораторных и курсовой работ.
Учебно-методический комплекс может быть полезным для аспирантов и преподавателей, занимающихся оптимизацией технологических процессов.
© Сорокина Г.И., 2004
© Гоувпо «Сибирский Государственный технологический университет», 2004
Аннотация
Электронный учебно-методический комплекс дисциплины
«Применение ЭВМ в химической технологии».
Автор: Сорокина Г.И.
Настоящий электронный учебно-методический комплекс дисциплины (ЭУМКД) предназначен для студентов химических специальностей 250401, 250600, 251100, 251200, 320702 всех форм обучения.
Содержание ЭУМКД соответствует Государственным образовательным стандартам указанных специальностей.
Целью ЭУМКД является изучение основных методов математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов а также изучение возможности применения пакетов прикладных программ для решения поставленных задач.
ЭУМКД разбит на модули, каждый из которых включает в себя следующие разделы:
-курс лекций;
-контрольные вопросы;
-методические указания по выполнению лабораторных работ.
Содержание модулей:
Модуль 1 – Аннотация. Основные понятия химической кибернетики. Контрольные вопросы.
Модуль 2 – Элементы теории эксперимента. Контрольные вопросы.
Модуль 3 – Проверка некоторых статистических гипотез. Контрольные вопросы. Методические указания по выполнению лабораторной работы: «Сравнение эффективности двух технологических процессов».
Модуль 4 – Методы регрессионного и корреляционного анализов. Контрольные вопросы. Лабораторный практикум по выполнению лабораторной работы «Статистические характеристики, корреляционный и регрессионный анализ объектов».
Модуль 5 – Методы планирования экстремальных экспериментов. Планы первого порядка. Планы второго порядка. Методы оптимизации: Гаусса-Зейделя, Бокса-Уилсона, симплексный, движение вдоль канонических осей, «ридж- анализ». Контрольные вопросы. Заключение. Перечень ключевых слов. Список использованных источников.
Учебное пособие по выполнению расчетной работы «Планы первого порядка. Оптимизация технологических процессов».
Методические указания по выполнению курсовых работ «Сборник заданий на курсовые работы»
.
Содержание
Модуль 1
Раздел лекций 1
Введение……………………………………………………………………6
1 Основные понятия химической кибернетики………………………….8
Контрольные вопросы…………………………………………………....12
ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие науки и техники отличается практической направленностью исследований, ориентацией на создание интенсивных технологий комплексного использования сырья и побочных продуктов, применение малоотходных или безотходных технологических процессов.
Решение этих задач невозможно без повышения эффективности использования научного потенциала на основе широкого применения средств вычислительной техники, метода математического моделирования и методологии системного анализа.
В настоящее время все большую актуальность приобретает широкое применение методов кибернетики в создании оптимально функционирующих систем (процессов), а также указывающих пути выбора и использования оптимального режима и управления технологическим процессом.
Кибернетика химико-технологических процессов сформировалась уже в самостоятельный научный раздел химической технологии, обогатив ее математическими методами и приемами анализа. Благодаря этому, заложены подлинно научные теоретические основы химической технологии, которые необходимо знать современному инженеру-технологу химических производств.
Методы кибернетики позволяют значительно сократить сроки перехода лабораторных исследований к промышленной реализации процесса за счет резкого снижения количества необходимых экспериментов, более быстрого выявления оптимального варианта проведения процесса, т.к. изменяются старые традиционные методы проведения и обработки результатов эксперимента и переходят к диалоговой системе: экспериментатор – электронная управляющая машина.
Большое количество экстремальных задач в химии и химической технологии формулируются как экстремальные. Основной из них является разработка оптимальных условий проведения процесса с целью получения максимального выхода и качественных характеристик химического продукта, соответствующих требованиям стандартов.
Основой научного подхода к исследованию и оптимизации технологических процессов является их математическое моделирование. Изучаемые процессы при этом рассматриваются в виде некоторого «черного ящика», а зависимости между входными и выходными характеристиками представляются в виде уравнений регрессии, полученных на основе хорошо разработанных в настоящее время, алгоритмов регрессионного анализа.
Планирование эксперимента для решения таких задач дает возможность одновременно варьировать всеми факторами и получать количественные оценки основных эффектов и эффектов взаимодействия при минимальном количестве экспериментов. Интересующие исследователя характеристики процесса, определяются со значительно меньшей ошибкой, чем те, которые характерны для традиционных методов исследования.
Особое место данного курса в профессиональной подготовке студентов обусловлено необходимостью изучения возможности применения ЭВМ для решения таких задач, как автоматизация научных исследований, моделирование и оптимизация химико-технологических процессов.
Курс тесно связан и опирается на такие ранее изученные дисциплины, как высшая и вычислительная математика, информатика, основы информационных технологий, общая и специальная химическая технология, процессы и аппараты химической технологии, теплотехника. Полученные знания и умения студенты должны применять для выполнения курсовых и дипломных работ.
Настоящий курс «Применение ЭВМ в химической технологии» является заключительным этапом базовой подготовки студентов четвертого курса в области применения ЭВМ и разработана на основе учебного плана для специальностей 250400, 250600, 251100, 251200, 320700.
Основные задачи курса заключаются в обучении студентов приемам и методам решения на ЭВМ задач планирования и обработки результатов экспериментов, математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов, а также открыть перспективы применения и развития методов и средств кибернетики в химии и химической технологии.
Данный курс лекций общим объемом 32 часа читается студентам в течение двух семестров и завершается зачетом в 8 семестре, защитой курсовой работы и экзаменом в 9 семестре.