Презентация на тему: Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС

Реклама. Продолжение ниже
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ В СОЗДАНИИ ХТС
ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
ПРИЗНАКИ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА КАК СИСТЕМЫ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД- МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА ХИМИКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ( ХТС)
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА-СИСТЕМА, ПОДСИСТЕМА, ЭЛЕМЕНТ, ПОТОК, СТРУКТУРА СИСТЕМЫ
ПАРАМЕТРЫ ПОТОКОВ
СОСТОЯНИЕ ИЛИ РЕЖИМ ХТС
ТИПЫ ПОТОКОВ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА-КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОТОКОВ, МОДЕЛЕЙ ХТС
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ХТС ПО ИХ НАЗНАЧЕНИЮ
ЭЛЕМЕНТЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ХТС-ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТА И УСЛОВНЫХ ПОТОКОВ ХТС
ПРИМЕР-синтез аммиака из азота и водорода.
СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ(АВС)
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ NH 3
СВЯЗИ В ХТС
ВИДЫ ИКОНОГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХТС
ОТКРЫТАЯ СХЕМА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
СХЕМЫ С ОТКРЫТОЙ ЦЕПЬЮ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ И ЦИКЛИЧЕСКИХ СХЕМ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ЦИКЛИЧЕСКАЯ СХЕМА
ЦИКЛИЧЕСКАЯ СХЕМА
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ХТС
ИЕРАРХИЯ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ
МАКРО- И МИКРОКИНЕТИКА
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ
ИЕРАРХИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА В РЕАКТОРЕ
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ХТС
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ И ДЕКОМПОЗИЦИОННЫЙ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ХТС
ПОСТАНОВКА ОБЩЕЙ ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ ХТС
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА ХТС
Классификация и определение переменных величин в ХТС
ПОНЯТИЕ СТЕПЕНИ СВОБОДЫ ХТС
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ХТС
КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ХТС
ЗАДАЧИ ПРОЕКТНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПРОЕКТ НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ПРОЕКТ
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА-НАЧАЛО
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА-ПРОДОЛЖЕНИЕ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН
3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
Основные чертежи этого раздела
УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ
ПРОДОЛЖЕНИЕ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНВЕСТИЦИЙ
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО МАРШРУТА ПРОИЗВОДСТВА
КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ХТС
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРИ ОПТИМАЛЬНОМ ВЫБОРЕ ОБОРУДОВАНИЯ
СООТВЕТСТВИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ ПРИ ВЫБОРЕ ОБОРУДОВАНИЯ
Мощность производства
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИКО- ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ (ТЭП)
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЭП
МЕТОД И ЭТАПЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Математическое моделирование химических процессов и реакторов
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ХТС
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ЭТАПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
МЕТОДЫ СОСТАВЛЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
СОПОСТАВЛЕНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ
ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Эмпирический метод
УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ОБЩАЯ ОЦЕНКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ
Экспериментaльно - aнaлитический метод
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЭМПИРИЧЕСКОГО МЕТОДА
Теоретический метод
ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ
ПАССИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
АКТИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
ПРИМЕР КОМПОНОВКИ ХТС
ВЛИЯНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ХТС
РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ ХТС
БАЛАНСЫ ПОТОКОВ МАССЫ И ТЕПЛОТЫ
ПОДХОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СИСТЕМНОГО УЛУЧШЕНИЯ ПРИНИМАЕМЫХ РЕШЕНИЙ
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПОДХОД
Рис. Эволюция ХТС (а, б, в) при разработке производства азотной кислоты
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ
ВТОРОЙ ВАРИАНТ
ТРЕТИЙ ВАРИАНТ
ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА
ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Вероятностные процессы
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВИДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
СХЕМА ПРОЦЕССА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРОДОЛЖЕНИЕ СХЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ОСОБЕННОСТИ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ХТС
ТИПЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХТС
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ С УЧЕТОМ СИНТЕЗА И ОПТИМИЗАЦИИ ХТС
ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДЕЛИ Y=f (X, V, D, K )
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
ЦЕЛЕВАЯ ФУНКЦИЯ ХТС
ОЦЕНКА СВОЙСТВ ХТС
УПРАВЛЯЕМОСТЬ
НАДЕЖНОСТЬ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭТАПОВ СИНТЕЗА, АНАЛИЗА И ОПТИМИЗАЦИИ ХТС
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ ХТС
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭТАПОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА ХТС
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ХТС
ЗАДАЧА АНАЛИЗА ХТС
СИНТЕЗ ХТС
Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС
СИНТЕЗ ХТС КАК ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
ПОДХОД К СИНТЕЗУ ХТС
ОПТИМИЗАЦИЯ ХТС
1/144
Средняя оценка: 4.2/5 (всего оценок: 33)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (3478 Кб)
Реклама. Продолжение ниже
1

Первый слайд презентации: Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС

Принципы системного подхода:1) представление объекта как системы; 2) исследование объекта в том аспекте, в котором он представлен как система. Стратегия исследования должна заключаться в направлении от целого- к части, от структуры- к элементам. Иерархия-расположение системы в порядке от высшего к низшему. Химические производства как ХТС обладают характерными признаками - существование общей цели функционирования - выпуск продукта; большие размеры системы - велико число элементов (аппаратов) и связей (потоков) между ними; большое число параметров, характеризующих работу системы; сложность поведения системы - изменение режима работы в одном аппарате может влиять на работу всего производства; высокая степень автоматизации процессов управления производством; необходимость создания потоков осведомительной и управляющей информации между элементами ХТС и управляющими устройствами. Задачу создания и эксплуатации ХТС необходимо рассматривать как многоуровневую с различными по сложности уровнями. Первый уровень разработки ХТС- создание математических моделей элементов и подсистем, а также выбор показателя эффективности функционирования ХТС - Е, установления его функциональной зависимости от различных факторов, позволяющих определить его числовые значения при различных условиях работы ХТС. Математическая модель ХТС в целом - система уравнений технологических связей элементов совместно с математическим описанием отдельных элементов системы с учетом вариантов топологии и параметров внутренних связей, а так же и показателя эффективности функционирования системы для различных вариантов ХТС. Математическая модель отражает сущность функционирования ХТС как единого целого. Второй уровень разработки ХТС – решение задач анализа, синтеза и оптимизации ХТС. В сочетании принципов анализа, синтеза и оптимизации на основе математической модели решаются задачи третьего и четвертого уровней сложности - интенсификации и оптимизации существующих производств, а также создание на их основе оптимального проектирования новых ХТС.

Изображение слайда
1/1
2

Слайд 2: РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ В СОЗДАНИИ ХТС

Основные технологические принципы, используемые для оптимизации ХТС: рациональное использование сырья, энергии; минимизация отходов; увеличение единичной мощности аппаратов; защита окружающей среды от вредных выбросов химических предприятий; создание малоотходных и безотходных производств).

Изображение слайда
1/1
3

Слайд 3: ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

1) представление объекта как системы; 2) исследование объекта в том аспекте, в котором он представлен как система. Стратегия исследования должна заключаться в направлении от целого- к части, от структуры- к элементам. Иерархия-расположение системы в порядке от высшего к низшему.

Изображение слайда
1/1
4

Слайд 4: ПРИЗНАКИ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА КАК СИСТЕМЫ

Химические производства как ХТС обладают характерными признаками: существование общей цели функционирования - выпуск продукта; большие размеры системы - велико число элементов (аппаратов) и связей (потоков) между ними; большое число параметров, характеризующих работу системы; сложность поведения системы - изменение режима работы в одном аппарате может влиять на работу всего производства; высокая степень автоматизации процессов управления производством; необходимость создания потоков осведомительной и управляющей информации между элементами ХТС и управляющими устройствами.

Изображение слайда
1/1
5

Слайд 5: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

Система- объект, взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним устройством, большим числом составных частей и элементов (аппаратов), взаимосвязанных технологическими потоками (связями) и действующих как единое целое. Подсистема – самостоятельно функционирующая часть системы- группа элементов (агрегат), обладающая целостностью и целенаправленностью (функциональная, масштабная). Элемент чаще аппарат- самостоятельная и условно неделимая единица, в котором протекает какой-либо типовой процесс (химический, массообменный, тепловой). Связь между элементами осуществляется в виде потоков и отражает перенос потоком вещества, теплоты, энергии от элемента к элементу - преобразование же потока происходит в самом элементе. Структура системы- совокупность элементов и связей. Классификация элементов ХТС (механические и гидромеханические, теплообменные, массообменные, энергетические, элементы контроля и управления). Классификация связей (потоков) ХТС - потоки материальные, энергетические, информационные. Структура технологических потоков, связей ХТС (последовательная, параллельная, последовательно- обводная, обратная - рецикл). Особенности технологической структуры ХТС (замкнутые, разомкнутые). Классификация моделей ХТС (операционно-описательная-химическая схема процесса, виды проектно-конструкторской документации, технологические регламенты; иконографическая -функциональная, технологическая, структурная, операторная схемы; математическая- аналитическая модель).

Изображение слайда
1/1
6

Слайд 6: СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД- МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА ХИМИКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ( ХТС)

Характер современной химической технологии как науки - владение основным научным методом исследования - математическим моделированием и аппаратом - теорией систем и ее прикладной частью - системным анализом изучения сложных систем. Химическое производство изучается как сложная открытая система (вход – преобразование – выход) - окружающая среда. Существует многоуровневая структура химико-технологических систем : микрокинетика- молекулярные процессы – макрокинетика – аппараты – производства - межотраслевые связи – глобальные проблемы развития техносферы. Системный анализ ХТС- совокупность методов и средств изучения сложных систем, обобщение и систематизация «ноу – хау» в теории и практике создания химических производств.

Изображение слайда
1/1
7

Слайд 7

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
Реклама. Продолжение ниже
8

Слайд 8

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
9

Слайд 9: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА-СИСТЕМА, ПОДСИСТЕМА, ЭЛЕМЕНТ, ПОТОК, СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

Система- объект, взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним устройством, большим числом составных частей и элементов (аппаратов), взаимосвязанных технологическими потоками (связями) и действующих как единое целое. Подсистема – самостоятельно функционирующая часть системы- группа элементов (агрегат), обладающая целостностью и целенаправленностью (функциональная, масштабная). Элемент чаще аппарат- самостоятельная и условно неделимая единица, в котором протекает какой-либо типовой процесс (химический, массообменный, тепловой). Связь между элементами осуществляется в виде потоков и отражает перенос потоком вещества, теплоты, энергии от элемента к элементу - преобразование же потока происходит в самом элементе. Структура системы- совокупность элементов(агрегат) и связей(поток).

Изображение слайда
1/1
10

Слайд 10: ПАРАМЕТРЫ ПОТОКОВ

Параметры потоков - химические, физико-химические и физические данные о потоке. К ним относятся: : параметры состояния: количество потока в единицу времени (расход), фазовый состав, химический состав, температура, давление, теплосодержание; параметры свойств: теплоемкость, плотность, вязкость и другие. Параметры свойств потока могут быть определены из параметров его состояния и свойств индивидуальных компонентов. Для энергетических и информационных потоков могут быть свои показатели (напряжение и сила тока, форма и интенсивность управляющего сигнала и т.д.) Энергетические потери в ХТС будут зависеть от величины потоков и скорости их движения, давления, плотности, вязкости и, очевидно, теплосодержания. Технологические потоки обеспечивают взаимосвязь элементов между собой, а так же между системой и окружающей средой. Преобразования входных потоков в выходные подчиняются законам сохранения массы и энергии.

Изображение слайда
1/1
11

Слайд 11: СОСТОЯНИЕ ИЛИ РЕЖИМ ХТС

Чтобы судить о свойствах ХТС, показателях ее функционирования, эффективности управления процессами в ней, необходимо определить состояние ХТС. Состояние, или режим, ХТС определяется параметрами (показателями) потоков (связей) и состоянием аппаратов (элементов). Потоки ХТС характеризуют векторными величинами, указывающими расход, температуру, давление и состав среды. В этом случае связи между элементами на схеме указываются одной линией. Параметричность - скалярная величина, численно равная количеству параметров состояния потоков. Связи между элементами ХТС задаются соотношениями т.е. x i - я входная переменная k -го блока является одновременно y j -ой выходной переменной h -го блока. Эти уравнения описывают структуру ХТС.

Изображение слайда
1/1
12

Слайд 12: ТИПЫ ПОТОКОВ

Потоки между аппаратами (связи между элементами) классифицируют по их содержанию: Материальные потоки переносят вещества и материалы по трубопроводам различного назначения, транспортерами и другими механическими устройствами. Энергетические потоки переносят энергию в любом ее проявлении - тепловую, механическую, электрическую, топливо. Тепловая энергия и топливо для энергетических элементов передаются обычно по трубопроводам (пар, горячие потоки, горючие газы и жидкости). Механическая энергия передается также по трубопроводам (в виде газов под давлением) или через вал двигателей и другие элементы привода. Провода, силовые кабели передают электрическую энергию. Информационные потоки используются в системах контроля и управления процессами и производством. Используются электрические провода и тонкие, капиллярные, трубки в пневматических системах.

Изображение слайда
1/1
13

Слайд 13: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА-КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОТОКОВ, МОДЕЛЕЙ ХТС

Классификация элементов ХТС (механические и гидромеханические, теплообменные, массообменные, энергетические, элементы контроля и управления). Классификация связей (потоков) ХТС - потоки материальные, энергетические, информационные. Структура технологических потоков, связей ХТС (последовательная, параллельная, последовательно- обводная, обратная - рецикл). Особенности технологической структуры ХТС (замкнутые, разомкнутые). Классификация моделей ХТС (операционно-описательная-химическая схема процесса, виды проектно-конструкторской документации, технологические регламенты; иконографическая -функциональная, технологическая, структурная, операторная схемы; математическая- аналитическая модель).

Изображение слайда
1/1
14

Слайд 14: КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ХТС ПО ИХ НАЗНАЧЕНИЮ

Механические и гидромеханические элементы производят изменение формы и размера материала и его перемещение, объединение и разделение потоков. Эти операции осуществляются дробилками, грануляторами, смесителями, сепараторами, фильтрами, циклонами, компрессорами, насосами. Теплообменные элементы изменяют температуру потока, его теплосодержание, переводят вещества в другое фазовое состояние. Эти операции осуществляют в теплообменниках, испарителях, конденсаторах, сублиматорах. Массообменные элементы осуществляют межфазный перенос компонентов, изменение компонентного состава потоков без появления новых веществ. Эти операции проводят в дистилляторах, абсорберах, адсорберах, ректификационных колоннах, экстракторах, кристаллизаторах, сушилках. Реакционные элементы осуществляют химические превращения, кардинально меняющие компонентный состав потоков и материалов. Эти процессы происходят в химических реакторах. Энергетические элементы осуществляют преобразование энергии и получение энергоносителей. К ним относят турбины, генераторы, приводы для выработки механической энергии, котлы-утилизаторы для выработки энергетического пара.

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже
15

Слайд 15: ЭЛЕМЕНТЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Элементы контроля и управления позволяют измерить параметры состояния потоков, контролировать состояние аппаратов и машин, а также управлять процессами, меняя условия их протекания. К ним относятся датчики (температуры, давления, расхода, состава и т.д.), исполнительные механизмы (вентили, задвижки, выключатели и т.д.), а также приборы для выработки и преобразования сигналов, информационные и вычислительные устройства. Как правило, это устройства сигнализации, системы автоматического регулирования, автоматическая система управления химико-технологическим процессом. Но в энергетической подсистеме возможна утилизация теплоты реакции для подогрева воды в общей системе дополнительной выработки энергетического пара. Тогда в энергетической подсистеме реакционный узел будет теплообменным элементом, источник тепла которого - результат химической реакции (сравните: в огневом подогревателе тоже протекает химическая реакция - горение, или окисление, топлива).

Изображение слайда
1/1
16

Слайд 16

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
17

Слайд 17

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
18

Слайд 18

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
19

Слайд 19

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
20

Слайд 20: ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
21

Слайд 21

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
22

Слайд 22

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
23

Слайд 23: ХТС-ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
24

Слайд 24: ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТА И УСЛОВНЫХ ПОТОКОВ ХТС

Элемент ХТС- это аппарат, в котором протекает химико-технологический процесс ( ХТП), качественно или количественно преобразующий физические переменные входных потоков - x в выходные y - материальные и энергетические потоки. ПРИМЕР В реакторе окисления оксида серы ( IV) протекает качественное ( на выходе реактора в результате химического преобразования появляется новый компонент- триоксид серы) и количественное (изменяются концентрации веществ, температура вследствие экзотермичности реакции) преобразование физических параметров потока. Под условными потоками понимают внутренние источники (стоки) вещества и энергии (физические и химические превращения внутри элементов ХТС), а также рассеивание (потери) вещества и энергии в окружающую среду.

Изображение слайда
1/1
25

Слайд 25: ПРИМЕР-синтез аммиака из азота и водорода

Аммиак образуется в результате протекания химической реакции N 2 + ЗН 2 = 2 N Н 3. Превращение осуществляют при температуре 700 - 850 К и давлении 30 МПа. Из-за обратимости реакции исходная азотоводородная смесь превращается не полностью. Необходима физико-химическая стадия - конденсация - для выделения образовавшегося аммиака. Не прореагировавшие N 2 и Н 2 возвращают в реактор. Для повышения давления, а также для циркуляции газов необходимо их сжатие, являющееся механическим процессом. Нагрев и охлаждение потоков, осуществляемые при этом, - теплообменные процессы. Совокупность указанных операций в их последовательности, реализующих получение аммиака из водорода и азота, есть ХТП- химико-технологический процесс синтеза аммиака. Чтобы получить азот и водород, надо сначала получить водород из природного газа и воды, а азот выделить из воздуха. Совокупность процессов и операций, осуществляемых для превращения природного газа, воды и воздуха в аммиак, - ХТП производства аммиака из природных материалов. Как часть он включает в себя и химико- технологический процесс синтеза аммиака. Из функциональных элементов химического производства, показанных на рис., к ХТП можно отнести стадии 1-4, на которых происходит собственно переработка сырья в продукты.

Изображение слайда
1/1
26

Слайд 26: СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ(АВС)

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
27

Слайд 27: ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ NH 3

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
28

Слайд 28: СВЯЗИ В ХТС

1- последовательная; 2- разветвлённая; 3- параллельная; 4,5 – обводная простая (4) и сложная (5); 6-9 – обратная: рецикл полный (6,9) и фракционный (7,8), простой (6) и сложный (9)

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
29

Слайд 29: ВИДЫ ИКОНОГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХТС

Функциональная схема дает общее представление о процессе функционирования ХТС. На схеме выделены подсистемы, выполняющие определенную технологическую операцию, показаны технологические связи между ними. Структурная схема ХТС дает изображение всех элементов ХТС в виде блоков, имеющих несколько входов и выходов, показывает технологические связи между блоками.

Изображение слайда
1/1
30

Слайд 30: ОТКРЫТАЯ СХЕМА

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
31

Слайд 31: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
32

Слайд 32: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

Технологической схемой называется совокупность всех стадий ХТП, материально выраженных в аппаратах, машинах, коммуникациях. Она представляет, следовательно, последовательное изображение или описание процессов и аппаратов, составляющих химико-технологическую систему. В технологической схеме аппараты изображаются в виде рисунков, упрощенно представляющих их внешний вид и реже, внутреннее устройство. При этом параллельно работающие аппараты одного назначения и конструкции (например, батарея выпарных аппаратов) изображают в виде одного аппарата. Технологические и (структурные) принципиальные схемы могут реализоваться в производстве в двух вариантах: 1. Схемы с открытой цепью 2.Циклические схемы.

Изображение слайда
1/1
33

Слайд 33: СХЕМЫ С ОТКРЫТОЙ ЦЕПЬЮ

Схемы с открытой цепью представляют ряд аппаратов, через которые все реагирующие вещества проходят лишь однократно (проточная схема). Они используются в производствах, в основе которых лежат необратимые или обратимые, но идущие с высоким выходом продукта, процессы, в которых по условиям равновесия может быть достигнута высокая степень превращения сырья без выделения целевого продукта из реакционной смеси, (например, производство ацетилена, суперфосфатов). Если степень превращения в одном аппарате невелика, то приходится последовательно включать в схему несколько однотипных аппаратов.

Изображение слайда
1/1
34

Слайд 34

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
35

Слайд 35: ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ И ЦИКЛИЧЕСКИХ СХЕМ

Примером процесса с открытой цепью по газовой фазе может служить технологическая схема отделения кислотной абсорбции нитрозных газов в производстве разбавленной азотной кислоты. По открытой схеме строят производства, включающие в себя необратимые и обратимые процессы, идущие с большим выходом продукта. Если же выход продукта в одном аппарате составляет 4-5 % (синтез спиртов) или до 20% (синтез аммиака) и реагирующая смесь содержит лишь незначительные количества (инертных) примесей, то целесообразно строить производство по циклической схеме.

Изображение слайда
1/1
36

Слайд 36

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
37

Слайд 37

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
38

Слайд 38: ЦИКЛИЧЕСКАЯ СХЕМА

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
39

Слайд 39: ЦИКЛИЧЕСКАЯ СХЕМА

Циклическая схема предусматривает многократное возвращение в один и тот же аппарат всех реагирующих масс или одной из фаз в гетерогенном процессе вплоть до достижения заданной степени превращения исходных веществ. Циркуляционные схемы используют в производствах, в основе которых лежат обратимые процессы, т.е. в которых при существующем режиме и значениях параметров (температура, давление, катализатор) по условиям равновесия не может быть достигнута за один проход через аппарат достаточно высокая степень превращения сырья (например, производство аммиака, метанола).

Изображение слайда
1/1
40

Слайд 40: ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Первая, низшая ступень иерархической структуры – типовые (ХТП) химико-технологические процессы (химические, тепловые, диффузионные, гидродинамические, механические), а также локальные системы управления ими, системы автоматического регулирования (САР). Вторая ступень иерархии- это агрегаты и комплексы, представляющие взаимосвязанную совокупность типовых ХТП и аппаратов, осуществляющих определенную операцию, также (АСУТП). АСУТП- система автоматизированного управления для решения задач оптимальной координации работы аппаратов и оптимального распределения технологических потоков между ними. Технологические потоки обеспечивают взаимосвязь элементов между собой, а также между системой и окружающей средой. Третья ступень иерархии- совокупность цехов, где получают целевые продукты, а также АСУ технологического и организационного функционирования производств. Четвертая ступень иерархии – химическое предприятие в целом и автоматизированная система управления предприятием (АСУП).

Изображение слайда
1/1
41

Слайд 41: ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ХТС

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
42

Слайд 42: ИЕРАРХИЯ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
43

Слайд 43: МАКРО- И МИКРОКИНЕТИКА

При системном подходе к исследованию химического производства введено понятие уровней протекания процесса- иерархических подсистем последовательно возрастающей сложности. Такими уровнями, для которых свойственен свой метод изучения явления, в химическом производстве являются: молекулярный уровень, на котором механизм и кинетика химических превращений описывается как молекулярное взаимодействие ( микрокинетика ); уровень малого объема, на котором явления описываются как взаимодействие макрочастиц (гранул, капель, зерен катализатора). Для анализа явлений на этом уровне и описания химического процесса введено понятие – макрокинетика. Задачей макрокинетики является изучение влияния на скорость химических превращений процессов переноса масс исходных веществ и продуктов реакции, процессов теплопередачи и влияние состава катализатора. уровень потока, на котором описание явлений дается как взаимодействие совокупности частиц. С учетом характера движения их в потоке и изменения температуры, концентраций реагентов по потоку; уровень реактора, на котором описание явления дается с учетом конструкций аппарата, в котором реализован процесс; уровень системы, на котором при рассмотрении явлений учитываются взаимосвязи между технологическими узлами промышленной установки и производства в целом.

Изображение слайда
1/1
44

Слайд 44: ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
45

Слайд 45

Три этапа создания производств: Лабораторные исследования ( микрокинетика ) Стендовые исследования (макрокинетика) Автоматизированное проектирование производства Лабораторный а втоматизированный эксперимент. - реактор идеального вытеснения - реактор идеального смешения 2. Планирование. Установление маршрутов и кинетики реакций. Установление области протекания процесса. Выбор типа и модели реактора. Гидродинамическая структура потоков. Тепловые уравнения. Диффузионные уравнения. Статическая математическая модель. Тепловая устойчивость для экзотермических реакций. Динамическая математическая модель. Оптимизация. Анализ и синтез технологических систем. Материальные и энергетические балансы. Структурная и технологическая схемы. Оптимизация. САПР ЭВМ ЭВМ

Изображение слайда
1/1
46

Слайд 46: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ

Иерархическая структура математической модели процесса в реакторе позволяет: полностью описать свойства процесса путем детального исследования основных процессов разного масштаба; проводить изучение сложного процесса по частям, применяя к каждой из них специфические, прецизионные методы исследования, что повышает точность и надежность результатов; установить связи между отдельными частями и выяснить их роль в работе реактора в целом; облегчить изучение процесса на более высоких уровнях, так как исследованием процесса на низшем уровне укрупняется информация при переходе на более высокий уровень; решать задачи масштабного перехода. Изучение процесса в химическом реакторе проводят научным методом - математическим моделированием.

Изображение слайда
1/1
47

Слайд 47: ИЕРАРХИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА В РЕАКТОРЕ

Выделение составляющих сложного процесса (его декомпозиция) должно отвечать также условию инвариантности выделенных составляющих к масштабу, влияние которого учитывают в параметрах полученных уравнений математической модели и граничных условиях. Требование инвариантности можно удовлетворить, если использовать иерархический подход к построению модели. Для этого декомпозицию процесса проводят не только на составляющие, но и по их масштабу. Существенной особенностью математических моделей процесса в реакторах является их иерархическое строение. В молекулярном масштабе протекает химическая реакция, состоящая из элементарных стадий. Ее свойства (например, скорость) не зависят от масштаба реактора, т. е. скорость реакции зависит от условий ее протекания независимо от того, как эти условия созданы. Результатом исследования на этом уровне является кинетическая модель - зависимость скорости реакции от условий. Следующий масштабный уровень, назовем его химический процесс, есть совокупность реакции и явлений переноса, таких, как диффузия, теплопроводность. Кинетическая модель реакции входит как одна из составляющих. Объем, в котором рассматривается химический процесс, выбирается так, чтобы закономерности процесса не зависели от размера реактора. Например, это может быть зерно катализатора. Скорость превращения в нем зависит только от размера и характеристик зерна и от условий (концентрация и температура), в которых оно находится, независимо от того, как эти условия созданы. Модель химического процесса входит как одна из составляющих на следующем масштабном уровне - реакционная зона. Другие составляющие - явления переноса - такого же масштаба. В масштабе реактора входят как составляющие -реакционная зона, узлы смешения, теплообмена и др. Таким образом, математическая модель процесса в реакторе представлена системой математических моделей разного масштаба.

Изображение слайда
1/1
48

Слайд 48: ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ХТС

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
49

Слайд 49: ИНТЕГРАЛЬНЫЙ И ДЕКОМПОЗИЦИОННЫЙ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ХТС

Задачи создания ХТС решаются интегральными и декомпозиционными методами. Суть декомпозиционного метода- каждый аппарат или группу аппаратов рассчитывают отдельно, а расчет всей ХТС состоит из последовательности расчетов отдельных аппаратов. Суть интегрального метода- расчет заключается в объединении систем уравнений, описывающих работу отдельных аппаратов, в одну большую систему уравнений и решении этой системы.

Изображение слайда
1/1
50

Слайд 50: ПОСТАНОВКА ОБЩЕЙ ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ ХТС

Конечная цель разработки ХТС - создание объекта химической промышленности, который позволит получать необходимую продукцию в заданном объеме, требуемого качества, экономически целесообразным путем. Для этого необходимо так управлять работой технологического оборудования, чтобы при высокой средней производительности, низких капитальных затратах обеспечить получение продукта с высоким выходом и качеством. Задачи всех уровней создания ХТС- анализа, синтеза, оптимизации, создания новых высокоэффективных химических производств, интенсификации и оптимизации функционирования существующих производств- должны решаться на основе четко сформулированного критерия эффективности функционирования системы. В качестве такого показателя могут использоваться как технологические, так и экономические критерии эффективности функционирования химического производства.

Изображение слайда
1/1
51

Слайд 51: СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА ХТС

Определение технологической топологии (характера и порядка соединения отдельных аппаратов в технологической схеме), выбор аппаратов схемы, определение характера связей между ними и установления оптимального порядка соединения аппаратов в технологическую линию; определение значения входных переменных состояния материальных и энергетических потоков, а также параметров различных физико - химических воздействий окружающей среды на процесс функционирования ХТС (Т, Р); установление значений технологических параметров ХТС; определение конструкционных параметров ХТС; выбор параметров технологического режима в аппаратах ХТС и параметров технологических потоков, обеспечивающих работу ХТС в заданном режиме; выбор подсистемы контроля и управления технологическими процессами (САР, АСУТП, АСУП); подбор конструкционных материалов для компоновки оборудования; разработка методов аналитического контроля производства; выбор средств охраны окружающей среды; разработка мер по соблюдению санитарно-гигиенических условий труда и ТБ - техники безопасности производства. Решение поставленных задач позволит создать эффективно функционирующую систему, обеспечивающую требуемые значения выходных переменных ХТС, которыми являются физические параметры материальных и энергетических потоков на выходе из системы. Именно набор выходных переменных определяет состояние ХТС. Оценку качества работы системы осуществляют выбором критериев эффективности функционирования ХТС ( как технологических, так и экономических характеристик химического производства).

Изображение слайда
1/1
52

Слайд 52: Классификация и определение переменных величин в ХТС

Информационные переменные (расчетные- искомые, проектные- заданные). Информационные переменные (искомые) - входные и выходные параметры системы (физические переменные материальных и энергетических потоков). Регламентированные переменные: параметры состояния потоков ( расход, фазовый и химический составы, давление, температура, активность катализатора, условия гидродинамического перемещения, теплосодержание). Параметры свойств - теплоёмкость, плотность, вязкость и др. Проектные переменные (заданные)- регламентированные и оптимизирующие параметры Регламентированные проектные переменные: управляющие параметры - к онструктивные и технологические - тип аппаратов, размеры, количество; константы скоростей химических реакций, флегмовое число, номер тарелки питания ректификационной колонн, плотность орошения абсорбера. Переменные, которые можно менять при заданных значениях регламентированных переменных с целью нахождения оптимального режима называют оптимизирующими.

Изображение слайда
1/1
53

Слайд 53: ПОНЯТИЕ СТЕПЕНИ СВОБОДЫ ХТС

В математическую модель входит определенное число m информационных переменных ХТС. Эти информационные переменные связаны с независимыми неявными функциями; число таких функций n. Обычно система уравнений математических моделей ХТС содержит избыток информационных переменных по сравнению с числом уравнений. Этот избыток показывает число независимых переменных и называется степенью свободы ХТС- F ; F =m – n. Для оптимального выбора оптимизирующих свободных переменных, которые можно менять при заданных значениях регламентированных переменных с целью нахождения оптимального режима, создают алгоритмы, которые часто разрабатываются с использованием топологических моделей.

Изображение слайда
1/1
54

Слайд 54: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ХТС

Степень превращения сырья. Степень разделения химических компонентов. Константы скоростей химических реакций. Коэффициенты массо- и теплопередачи. Флегмовое число, номер тарелки питания для ректификационной колонны. Плотность орошения в абсорбере.

Изображение слайда
1/1
55

Слайд 55: КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ХТС

Конструкционный тип аппарата. Геометрические характеристики : объем химического реактора, основное сечение аппарата, высота слоя насадки. Площадь поверхности теплообмена и расположение труб в теплообменнике. Число тарелок в ректификационной колонне.

Изображение слайда
1/1
56

Слайд 56: ЗАДАЧИ ПРОЕКТНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Задание на проектирование должно нацеливать проектную организацию на разработку документации с учетом последних достижений науки и техники с тем, чтобы будущее предприятие было технически передовым, выпускало продукцию высокого качества при научно обоснованных нормах затрат труда, сырья, материалов и топливно-энергетических ресурсов. Кроме того, проектировщик должен при проектировании объекта обеспечить высокую эффективность капитальных вложений, рациональное использование земель, охрану окружающей природной среды, сейсмостойкость, взрыво- и пожаробезопасность. Ответственным за разработку задания является заказчик проекта. Непосредственная разработка задания на проектирование производится проектировщиком по поручению заказчика. Слагаемыми внешней информации являются исходные данные, получаемые от заказчика и исследовательских институтов, регламенты предприятий-аналогов и другие сведения по проектируемому объекту, поступающие извне. Конечным результатом переработки внутренней и внешней информации является проект предприятия. Вся информация, полученная на стадии предпроектной проработки, составляет необходимые исходные материалы для проектирования. Объем их зависит от характера намеченного строительства (новостройка, расширение, реконструкция) и состава проектируемого объекта. Исходные материалы готовит заказчик с привлечением генерального проектировщика и отраслевого НИИ.

Изображение слайда
1/1
57

Слайд 57

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
58

Слайд 58: ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

При строительстве нового объекта к основным исходным материалам относятся: обоснование инвестиций в строительства объекта; решение местного органа исполнительной власти о предварительном согласовании места разме­ щения объекта; акт выбора земельного участка для строительства объекта; архитектурно-планировочное задание; технические условия на присоединение проектируемого объекта к источникам снабжения, ин­ женерным сетям и коммуникациям; исходные данные по оборудованию, в том числе индивидуального изготовления; необходимые данные по выполненным научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, связанным с созданием технологических процессов и оборудования; материалы местной администрации, органов государственного надзора о социально- экономической обстановке, состоянии окружающей среды в районе строительства; материалы инженерных изысканий и обследований (по существующим сооружениям, сетям и коммуникациям); техническая характеристика продукции будущего предприятия; задание на разработку тендерной документации на строительство (при необходимости); заключение и материалы, выполненные по результатам обследования действующих производств, конструкций зданий и сооружений; технологические планировки действующих цехов, участков со спецификацией оборудования и сведениями о его состоянии, данными об условиях труда;

Изображение слайда
1/1
59

Слайд 59: ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Задание на проектирование должно содержать следующие сведения]: наименование производства и предприятия; основание для проектирования; вид строительства; стадийность проектирования; требования по вариантной и конкурсной разработке; особые условия строительства; основные технико-экономические показатели объекта, в том числе мощность, производительность, производственная программа; требования к качеству, конкурентной способности и экологическим параметрам продукции; требования к технологии, режиму предприятия; требования к архитектурно-строительным, объемно-планировочным и конструктивным решениям; выделение очередей и пусковых комплексов, требования по перспективному расширению пред­ приятия; требования и условия по разработке природоохранных мер и мероприятий; требования к режиму безопасности и гигиене труда; требования по ассимиляции производства; требования по разработке инженерно-технических мероприятий гражданской обороны и меро­ приятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций; требования по выполнению опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ;

Изображение слайда
1/1
60

Слайд 60: ПРОЕКТ НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

Основой для выполнения проекта является утвержденное заказчиком задание на проектирование. С учетом новейших достижений науки и техники на стадии разработки проекта решаются все основные технические, технико-экономические, экологические и другие проблемы проектируемого производства: обосновывается технология производства; разрабатывается принципиальная технологическая схема производства; рассчитывается и выбирается оборудование; осуществляется размещение оборудования технологической схемы по этажам строительных конструкций (компоновка оборудования); решаются вопросы энергоснабжения, автоматизации и механизации производства; составляются сметы и заказные спецификации на соответствующее оборудование.

Изображение слайда
1/1
61

Слайд 61

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
62

Слайд 62: ПРОЕКТ

Полностью состав проекта определяется инструкцией (в настоящее время СНиП П-01-95). Проект должен содержать разделы: Общая пояснительная записка. Генеральный план и транспорт. Технологические решения. Управление производством, предприятием и организация условий и охраны труда рабочих и служащих. Архитектурно-строительные решения. Инженерное оборудование, сети и системы. Организация строительства. Охрана окружающей среды. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны, мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций. Сметная документация. Эффективность инвестиций.

Изображение слайда
1/1
63

Слайд 63: СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА-НАЧАЛО

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
64

Слайд 64: СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА-ПРОДОЛЖЕНИЕ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
65

Слайд 65: ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1. Общая пояснительная записка содержит: основание для разработки проекта; исходные материалы для проектирования; краткую характеристику предприятия и входящих в его состав производств; данные о проектной мощности и номенклатуре, качестве, конкурентоспособности, технологиче­ском уровне продукции, сырьевой базе, потребности в топливе, воде, тепловой и электрической энергии, комплексном использовании сырья, отходов производства, вторичных энергоресурсов; сведения о социально-экономических и экологических условиях района строительства; основные показатели по генеральному плану, инженерным сетям и коммуникациям, мероприятия по инженерной защите территории; общие сведения, характеризующие условия и охрану труда работающих; санитарно-эпидемиологические мероприятия; сведения об использованных в проекте изобретениях; технико-экономические показатели, полученные в результате разработки проекта, их сопоставление с показателями утвержденного (одобренного) обоснования инвестиций в строительство объекта и установленными заданием на проектирование; сведения о проведенных согласованиях проектных решений; подтверждении соответствия разработанной проектной документации государственным нормам, правилам, стандартам, исходным данным, а так же техническим условиям и требованиям, выданным органами государственного надзора (контроля) и заинтересованными организациями при согласовании места размещения объекта (площадки строительства).

Изображение слайда
1/1
66

Слайд 66: ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН

2. Генеральный план и транспорт с чертежами: краткая характеристика района и площадки строительства; решения и показатели по ситуационному и генеральному плану (с учетом зонирования территории), внутриплощадочному и внешнему транспорту, выбор вида транспорта, основные планированные решения, мероприятия по благоустройству территории; решения по расположению инженерных сетей и коммуникаций; организация охраны предприятия.

Изображение слайда
1/1
67

Слайд 67: 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

Содержат: данные о производственной программе; характеристику и обоснование решений по технологии производства; данные о трудоемкости изготовления продукции, механизация и автоматизация технологических процессов; состав и обоснование применяемого оборудования (в том числе импортного); решения по применению малоотходных и безотходных технологических процессов и производств, вторичному использованию ресурсов; предложения по организации контроля качества продукции; решения по организации ремонтного хозяйства; данные о количестве и составе вредных выбросов в атмосферу и сбросов в водные источники по отдельным цехам, производствам, сооружениям; технические решения по предотвращению (сокращению) выбросов и сбросов вредных веществ в окружающую среду; оценка возможности возникновения аварийных ситуаций и решения по их предотвращению; вид, состав и объем отходов производства, подлежащих утилизации и захоронению; топливно-энергетический и материальный балансы технологических процессов; потребность в основных видах ресурсов для технологических нужд.

Изображение слайда
1/1
68

Слайд 68: Основные чертежи этого раздела

принципиальные технологические схемы производства; компоновочные чертежи (планы и разрезы) по корпусам (цехам); функциональные и принципиальные схемы автоматизации технологических процессов и энергоснабжения ; технологического оборудования; схемы грузопотоков.

Изображение слайда
1/1
69

Слайд 69: УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

4. Управление производством, предприятием и организация условий и охраны труда рабочих и служащих - выполняется в соответствии с нормативными документами. В нем рассматриваются организационная структура управления предприятием и отдельными производствами автоматизированная система управления и ее информационное, функциональное, организационное и техническое обеспечение; автоматизация и механизация труда работников управления, результаты расчетов численного и профессионально-квалификационного состава работающих; число и оснащенность рабочих мест; санитарно-гигиенические условия труда работающих; мероприятия по охране труда и технике безопасности, в том числе решения по снижению производственных шумов и вибраций, загрязненности помещений, избытка тепла, повышению комфортности условий труда и т.д.

Изображение слайда
1/1
70

Слайд 70: АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ

5.Архитектурно-строительные решения - в них приводятся сведения об инженерно-геологических, гидрогеологических условиях площадки строительства. Дается краткое описание и обоснование архитектурно-строительных решений по основным зданиям и сооружениям. Обоснование принципиальных решений по снижению производственных шумов и вибрации; бытовому, санитарному обслуживанию работающих. Разрабатываются мероприятия по электро-, взрыво- и пожаробезопасности; защите строительных конструкций, сетей и сооружений от коррозии. Основные чертежи: планы, разрезы и фасады основных зданий и сооружений со схематическим изображением основных несущих и ограждающих конструкций.

Изображение слайда
1/1
71

Слайд 71: ПРОДОЛЖЕНИЕ

Инженерное оборудование, сети и системы - раздел содержит решения по водоснабжению, канализации, теплоснабжению, газоснабжению, электроснабжению, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха. Дано инженерное оборудование зданий и сооружений, в том числе: электрооборудование, электроосвещение, связь и сигнализация, радиофикация и телевидение, противопожарные устройства и молниезащита; диспетчеризация и автоматизация управления инженерными сетями Организация строительства - разрабатывается в соответствии со СНиП "Организация строи­ тельного производства" и с учетом условий и требований, изложенных в договоре на выполнение проектных работ, и имеющихся данных о рынке строительных услуг. Охрана окружающей среды - выполняется в соответствии с государственными стандартами, строительными нормами и правилами, утвержденными Минстроем России, нормативными документами и другими нормативными актами, регулирующими природоохранную деятельность. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны, по предупреждению чрезвычайных ситуаций - выполняется в соответствии с нормами и правилами в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Для определения стоимости строительства предприятий, зданий и сооружений (или их очередей) составляется сметная документация в соответствии с положениями и формами, приводимыми в нормативно-методических документах Минстроя России по определению стоимости строительства. Сметная документация - разрабатываемая на стадии проекта, должна иметь: сводные сметные расчеты стоимости строительства и, при необходимости, сводку затрат ; объектные и локальные сметные расчеты; сметные расчеты на отдельные виды затрат (в том числе на проектные и изыскательские работы).

Изображение слайда
1/1
72

Слайд 72: ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНВЕСТИЦИЙ

5. Эффективность инвестиций - раздел готовится на основе количественных и качественных показателей, полученных при разработке соответствующих частей проекта, выполняются расчеты эффективности инвестиций. Производится сопоставление обобщенных данных и результатов расчетов с основными технико-экономическими показателями, определенными в составе обоснований инвестиций в строительство данного объекта.

Изображение слайда
1/1
73

Слайд 73: ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

При выборе метода производства используют следующие критерии: технико-экономические показатели; возможности обеспечения сырьем; организацию доставки сырья и вывоза готовой продукции; наличие оборудования для промышленной реализации метода; обеспечение заданной мощности и качества продукции; соблюдение санитарно-гигиенических условий труда на производстве; вопросы экологии. Существующие способы разработки технологии получения целевых продуктов включают стадии выбора метода (технологии) производства, разработки и оптимизации технологической схемы.

Изображение слайда
1/1
74

Слайд 74: ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО МАРШРУТА ПРОИЗВОДСТВА

Выбор оптимального маршрута производства осуществляют либо на основе списков известных реакций, либо на основе химических аналогий. На этой стадии задаются вид сырья и его ресурсы, получают оценки возможных количеств целевых продуктов, степень использования сырья. Знания кинетических характеристик здесь не требуются, нужны лишь оценки значений степеней превращения. Материальные балансы стадий процесса позволяют выяснить избытки тех или иных компонентов, которые, в конечном счете, либо будут присутствовать в качестве примесей в целевых продуктах, либо после их отделения образуют отходы производства или продукты для переработки в других производ­ствах. На этой стадии можно произвести предварительный расчет экономической эффективности метода (технологии) производства, основанного на предполагаемой стоимости продуктов и сырья, без учета капитальных и эксплуатационных затрат. В результате такого анализа выясняется целесообразность дальнейшей проработки данного метода производства целевых продуктов, и выбираются оптимальные маршруты его. Многие продукты могут быть получены по различным схемам и из различного сырья. При разработке схемы промышленного производства проверяются как ресурсы сырья, так и денежные затраты на него по рекомендованному способу в сравнении с затратами по другим известным методам.

Изображение слайда
1/1
75

Слайд 75: КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ХТС

При аппаратурном оформлении технологического процесса необходимо иметь количественную информацию об эффективности той или иной стадии. Эта информация, как правило, выражается в форме критерия эффективности, который используют для сравнительной оценки альтернативных вариантов аппаратурного оформления технологических стадий; для определения оптимальных конструкционных параметров оборудования и технологических режимов функционирования установки. Чтобы критерий эффективности достаточно полно характеризовал качество функционирования технологического объекта (или отдельной стадии), он должен учитывать основные особенности и свойства оборудования, технологические режимы его функционирования. В качестве критериев эффективности используют как экономические критерии в виде различных технико-экономических показателей (средняя прибыль, приведенный доход, приведенные затраты и т.д.), так и технологические критерии (качественные показатели выпускаемой продукции, выход целевого продукта, термодинамический или эксергетический кпд установки, аппарата и т.д.).

Изображение слайда
1/1
76

Слайд 76: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРИ ОПТИМАЛЬНОМ ВЫБОРЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Практика оптимального выбора технологического оборудования показывает, что использование технологических критериев эффективности позволяет исключить на первом этапе из дальнейшего рассмотрения существенную часть альтернативных вариантов оборудования как весьма далеких от оптимальных. Так, например, при выборе типа аппаратурного оформления ступени контакта для массообменного аппарата при прочих равных условиях всегда отдают предпочтение типу ступени контакта со значительным коэффициентом массопередачи, который в этом случае представляет собой технологический критерий эффективности элемента аппарата. Значение критериев эффективности зависит не только от типа выбираемого оборудования, его конструктивных параметров и режимов функционирования, но и от характеристических свойств технологической установки (аппарата), к которым можно отнести: чувствительность, надежность, управляемость и сложность. Существуют методы расчета количественных оценок чувствительности, надежности и управляемости технологического оборудования.

Изображение слайда
1/1
77

Слайд 77: СООТВЕТСТВИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ ПРИ ВЫБОРЕ ОБОРУДОВАНИЯ

При выборе технологического оборудования в зависимости от поставленных целей (задание на проектирование) необходимо умело использовать как экономические, так и технологические критерии эффективности. Задача расчета экономических критериев эффективности технологической установки зачастую требует реализации достаточно сложного алгоритма и переработки большого количества информации. Расчет технологических критериев эффективности значительно проще, поэтому правильно выбранные технологические критерии не должны противоречить экономическим критериям эффективности.

Изображение слайда
1/1
78

Слайд 78: Мощность производства

Мощность производства представляет годовую производительность, которую должно обеспечить оборудование в условиях нормальной эксплуатации и выражается в единицах массы готового технического продукта или в пересчете на 100 %-е вещество. С учетом затрат времени на капитальный ремонт продолжительность работы оборудования принимают равной 330 суток в течение года. С учетом остановок на планово-предупредительные ремонты для непрерывных процессов продолжительность работы оборудования уменьшается до 300 суток. Для периодических процессов вводят запас производительности оборудования, компенсирующий вынужденные простои из-за периодического режима работы оборудования. Таким образом, общий запас мощности оборудования может достигать 25...30%. Этот коэффициент автоматически распространяется на установленную мощность электрооборудования, насосных станций, очистных сооружений, теплоэлектроцентралей.

Изображение слайда
1/1
79

Слайд 79: ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИКО- ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ (ТЭП)

Наименование показателя Единицы измерения Мощность предприятия, годовой выпуск продукции: в стоимостном выражении в натуральном выражении тыс. р. в соотв. ед. Общая площадь участка га Коэффициент застройки отн. ед. Удельный расход на единицу мощности: электроэнергии кВт-ч воды куб. м природного газа тыс. куб. м мазута т угля т Общая численность работающих чел. Годовой выпуск продукции на работающего: в стоимостном выражении в натуральном выражении тыс. р./чел. ед./чел. -

Изображение слайда
1/1
80

Слайд 80: ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЭП

Наименование показателя Единицы измерения Общая стоимость строительства, в том числе строительно-монтажных работ тыс. р. тыс. р. Удельные капитальные вложения р./ед. мощности Продолжительность строительства мес. Стоимость основных производственных фондов тыс. р. Себестоимость продукции тыс. р./ед. Балансовая (валовая) прибыль тыс. р. Чистая прибыль тыс. р. Уровень рентабельности производства % Внутренняя норма доходности % Срок окупаемости лет Срок погашения кредита и других заемных средств лет

Изображение слайда
1/1
81

Слайд 81: МЕТОД И ЭТАПЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Математическое моделирование – высокоэффективный и оперативный метод исследования сложных ХТС, оценки качества их функционирования и решения задач проектирования, эксплуатации и оптимизации существующих и синтеза новых ХТС. Основные этапы моделирования и их подробное описание. Этапы (постановка задачи, анализ теоретических основ процессов, составление математической модели процесса, алгоритмизация математической модели, параметрическая идентификация модели, проверка адекватности модели, моделирование процесса, анализ полученной информации).

Изображение слайда
1/1
82

Слайд 82: Математическое моделирование химических процессов и реакторов

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
83

Слайд 83: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ХТС

Математическая модель ХТС начинается с составления математического описания исследуемого объекта, которое составляется на основе системного анализа рассматриваемого объекта. Математическая модель ХТС в целом - система уравнений технологических связей элементов совместно с математическим описанием отдельных элементов системы с учетом вариантов топологии и параметров внутренних связей, а также показателя эффективности функционирования системы для различных вариантов ХТС. Математическая модель отражает сущность функционирования ХТС как единого целого.

Изображение слайда
1/1
84

Слайд 84: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Мaтемaтическaя модель - совокупность мaтемaтических зaвисимостей, отрaжaющaя в явной форме сущность технологического процессa, т.е. все существенные пaрaметры технологического объекта связaны системой мaтемaтических урaвнений. По полноте отрaжения внутренних свойств объекта моделировaния модели подрaзделяют нa динaмические и стaтические. Динaмические модели в основном используются при рaзрaботке систем aвтомaтизировaнного упрaвления процессaми, тaк кaк они учитывaют переходные хaрaктеристики объекта. Стaтические - описывaют стaционaрные (устaновившиеся) процессы. По используемому мaтемaтическому aппaрaту мaтемaтические модели подрaзделяются нa: детерминировaнные - при изменении любого пaрaметрa знaчение выходных величин определяются однознaчно. стaтистические - результaт определяется с определенной степенью достоверности (т.е. неоднознaчно определяется зaдaнными пaрaметрaми).

Изображение слайда
1/1
85

Слайд 85: ЭТАПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
86

Слайд 86: МЕТОДЫ СОСТАВЛЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

В ходе мaтемaтического моделировaния объектов химической технологии всегдa приходится решaть три основные зaдaчи: - построение мaтемaтического описaния; - исследовaние мaтемaтической модели; - принятие оптимaльных решений. Под мaтемaтическим описaнием понимaется зaпись зaкономерностей протекaния процессa в объекте в виде урaвнений, крaевых и нaчaльных условий и логических связей. Зaдaчa состaвления мaтемaтического описaния - сaмaя сложнaя, тонкaя и ответственнaя чaсть мaтемaтического моделировaния. При этом вaжно не столько знaние мaтемaтики, сколько глубокое понимaние сушности протекaющих в объекте физико-химических процессов. Построение модели в общем случaе включaет: - состaвление мaтемaтического описaния; - решение урaвнений мaтемaтического описaния (aнaлитическое либо путем создaния моделирующего aлгоритмa); - проверку aдеквaтности модели; - окончaтельный выбор модели (при нaличии нескольких моделей). Существуют три методa состaвления мaтемaтического описaния: 1) Эмпирический (экспериментaльно-стaтистический, метод "черного ящикa"). 2) Экспериментaльно-aнaлитический (феноменологический). 3) Теоретический (структурный).

Изображение слайда
1/1
87

Слайд 87: СОПОСТАВЛЕНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ

Сопостaвление методов построения мaтемaтических моделей. Выбор методa зaвисит от вaжности и степени сложности процессa. Для крупных многотоннaжных производств необходимы хорошие модели, здесь применяют теоретический метод. Этим же методом пользуются при создaнии принципиaльно новых технологических процессов. Для мелких производств со сложным хaрaктером процессa используют экспериментaльный метод. Нa прaктике, кaк прaвило, используется рaзумное сочетaние всех методов.

Изображение слайда
1/1
88

Слайд 88: ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Достоверность и простотa модели. Достовернaя модель, прaвильно описывaющaя поведение объекта, может окaзaться весьмa сложной. Сложность модели определяетсся, кaк прaвило, сложностью исследуемого объекта и степенью точности, предъявляемой прaктикой к результaтaм рaсчетa. Необходимо, чтобы этa сложность не превосходила некоторого пределa, определяемого возможностями существующего мaтемaтического aппaрaтa. Следовaтельно, модель должнa быть достaточно простой в мaтемaтическом отношении, чтобы ее можно было решить имеющимися методaми и средствaми. Решение урaвнений мaтемaтического описaния. При решении урaвнений мaтемaтического описaния с использовaнием ЭВМ необходимо создaние моделирующего aлгоритмa ("мaшинной" модели). Моделирующий aлгоритм является преобрaзовaнным мaтемaтическим описaнием и предстaвляет собой последовaтельность aрифметических и логических оперaций решения, зaписaнную в виде прогрaммы. При рaзрaботке тaкого aлгоритмa прежде всего необходимо выбрaть метод решения урaвнений мaтемaтического описaния - aнaлитический или численный. Следует помнить о необходимости проверки точности выбрaнного методa рaсчетa. Иногдa из-зa огрaниченности имеющихся средств приходится упрощaть мaтемaтическое описaние. В этом случaе необходимa оценкa вносимой при этом погрешности. Проверкa aдеквaтности и идентификaция модели. Проверкa aдеквaтности - это оценкa достоверности построенной мaтемaтической модели, исследовaние ее соответствия изучaемому объекту. Проверкa aдеквaтности осуществляется нa тестовых экспериментaх путем срaвнения результaтов рaсчетa по модели с результaтaми экспериментa нa изучaемом объекте при одинaковых условиях. Это позволяет устaновить грaницы применимости построенной модели.

Изображение слайда
1/1
89

Слайд 89: Эмпирический метод

Эмпирический метод, в основном, используется, когдa процесс мaло изучен или ничего неизвестно о его природе. Этот метод тaкже позволяет получить мaтемaтическое описaние действующего объекта без исследовaния его внутренней структуры. Внешние связи любой системы можно предстaвить в виде схемы. Входные пaрaметры подрaзделяются нa три группы: Х - контролируемые, но не регулируемые пaрaметры U - контролируемые и регулируемые пaрaметры (упрaвляющие пaрaметры) Z - неконтролируемые и нерегулируемые пaрaметры ( возмущения).

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
90

Слайд 90: УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ

Под мaтемaтической моделью будем понимaть именно : Yi = Fi (Ui, Xi) Это урaвнение, устaнaвливaющее связь между выходными и входными пaрaметрaми, нaзывaют урaвнением регрессии. Нaиболее чaсто эту функцию предстaвляют aлгебрaическим многочленом. Обычно внaчaле рaссчитывaют более простые многочлены, отклонение опытных точек от рaсчетных знaчений срaвнивaют со случaйной ошибкой экспериментa. Если обе величины одного порядкa, то описaние считaют удовлетворительным. Если отклонение нельзя объяснить случaйной ошибкой, то рaссчитывaют более сложный многочлен. По мере увеличения порядкa многочленa точность описaния возрaстaет, но одновременно, во-первых, увеличивaется требуемое число опытов для нaхождения коэффициентов многочленa, a, во-вторых, усложняется трaктовкa модели. Урaвнения регрессии можно получить одним из трех способов: 1. Пaссивный эксперимент. 2. Aктивный эксперимент. 3. Определение реaкции объекта нa стaндaртное возмущение.

Изображение слайда
1/1
91

Слайд 91

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
92

Слайд 92: ОБЩАЯ ОЦЕНКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ

При использовaнии эмпирических методов мaтемaтическое описaние состaвляется следующим обрaзом: 1. Проводятся эксперименты методом "черного ящикa", т.е. изучaется реaкция объекта нa рaзличные возмущения. 2. Осуществляется стaтистическaя обрaботкa результaтов и поиск нaилучшей формы aппроксимaции полученных дaнных. 3. Строится мaтемaтическое описaние. Единственным критерием применимости полученного мaтемaтического описaния является нaибольшaя простотa урaвнений при хорошей aппроксимaции экспериментaльных дaнных. Достоинствa: простотa описaния; доступность получения моделей; возможность построения модели при отсутствии теории процессa. Недостaтки: невозможность применения модели для режимов, для которых не проводились измерения; невозможность применения модели при переходе к другим устaновкaм, невозможность экстрaполяции результaтов. Эмпирические методы полезны и применимы для изучения сложных систем, если их структурa не изменяется во времени, теория процессa неизвестнa и(или) когдa необходимо быстро получить модель без исследовaния процессa.

Изображение слайда
1/1
93

Слайд 93: Экспериментaльно - aнaлитический метод

При использовaнии этого методa исследовaтель пытaется определить физическую сущность явлений, протекaющих в объекте. Используется декомпозиция сложного явления, т.е. нa основе aнaлизa определяются более простые, элементaрные процессы, которые можно исследовaть более доступными способaми. После aнaлизa влияния элементaрных процессов нa процесс в целом, несущественные фaкторы отбрaсывaются, и выбирaется тот элементaрный процесс, который окaзывaет нaиболее существенное влияние. Зaтем состaвляется мaтемaтическое описaние, причем не в форме полиномa, a в виде зaвисимости, которaя хaрaктернa для дaнного элементaрного процессa. Влияние остaльных элементaрных процессов учитывaется изменением коэффициентов, входящих в эту зaвисимость.

Изображение слайда
1/1
94

Слайд 94: ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЭМПИРИЧЕСКОГО МЕТОДА

Достоинствa: лучше описывaет нелинейные свойствa объекта моделировaния, т.к. позволяет более нaдежно выбирaть вид урaвнения. Недостaтки: эффективные коэффициенты изменяются в зaвисимости от условия проведения опытов, поэтому экспериментaльно - aнaлитическaя модель спрaведливa лишь в том интервaле, в котором производился эксперимент. Сопостaвим эмпирический и экспериментaльно - aнaлитический методы построения мaтемaтических моделей. Экспериментaльно - aнaлитический метод имеет преимущество перед чисто экспериментaльным в том, что он отрaжaет теорию процессa. Для учетa влияния явлений, не учтенных при состaвлении модели, вводятся эффективные коэффициенты. В первом методе эксперимент необходим для получения модели, во втором - для определения коэффициентов модели.

Изображение слайда
1/1
95

Слайд 95: Теоретический метод

Этот метод предполaгaет состaвление мaтемaтического описaния нa основе детaльного изучения и глубокого понимaния физических и химических зaкономерностей процессов, протекaющих в объекте. Состaвленное нa основе этого методa мaтемaтическое описaние дaет возможность с большой точностью предскaзывaть результaты протекaния процессa в зaдaнных нaми условиях. Теоретический метод - нaиболее нaдежной способ состaвления мaтемaтического описaния. В мaтемaтическое описaние объекта входят следующие состaвляющие

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
96

Слайд 96: ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ

Мaтериaльные и энергетические бaлaнсы состaвляются нa основе зaконa сохрaнения энергии и мaссы: "приход" - "рaсход" = "нaкопление" Огрaничения могут быть обусловлены технологическими, техническими или экономическими причинaми. Нaпример: Экспериментaльно-aнaлитические зaвисимости - модели элементaрных процессов, входящих в сложный процесс, всевозможные коэффициенты и их зaвисимости от пaрaметров. Достоинствa : возможность широкой экстрaполяции, рaзделение сложного процессa нa отдельные состaвляющие и исследовaние процессa по чaстям облегчaет состaвление модели процессa в целом, возможность изучения процессa нa рaзных уровнях. Недостaтки : трудность создaния нaдежной теории сложных процессов, невозможность использовaния при неизвестном мехaнизме процессa, большие зaтрaты времени.

Изображение слайда
1/1
97

Слайд 97: ПАССИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Пaссивный эксперимент - производится сбор и aнaлиз информaции о состоянии технологических пaрaметров объекта без специaльного изменения входных пaрaметров процессa. Достоинствa дaнного методa - прaктически полностью отсутствуют зaтрaты нa эксперимент. Недостaтки: 1. В нормaльных условиях эксплуaтaции колебaния технологического режимa невелики и поэтому экспериментaльные точки близки друг к другу. В этих условиях нa точность описaния могут сильно повлиять случaйные ошибки. 2. Необходимо иметь достaточно большое количество экспериментaльных дaнных.

Изображение слайда
1/1
98

Слайд 98: АКТИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Aктивный эксперимент - состоит в целенaпрaвленном изменении входных пaрaметров технологического процессa. В основе этого методa лежит плaнировaние экспериментa. Прaктически все процессы химической технологии являются сложными и нa покaзaтели процессa окaзывaют влияние большое число фaкторов. Возможны двa подходa к исследовaнию тaких многофaкторных систем. Первый основaн нa том, что исследовaние объекта рaзбивaется нa серии, в кaждой из которых исследуется изменение только одного пaрaметрa при фиксировaнных остaльных. Второй подход основaн нa построении плaнa экспериментa, который предусмaтривaет изменение всех влияющих фaкторов. Тaкой плaн должен обеспечить мaксимум точности и минимум корреляции. Тaкой эксперимент нaзывaют многофaкторным. Достоинством первого подходa является его нaглядность и простотa интерпретaции получaемых результaтов. Второй подход знaчительно эффективнее - при том же объеме экспериментaльных исследовaний и той же точности опытов получaется существенно большaя точность результaтов.

Изображение слайда
1/1
99

Слайд 99: ПРИМЕР КОМПОНОВКИ ХТС

Пусть имеется ХТС, состоящая из теплообменника, реактора и системы разделения (рис.). В ней пунктирными линиями окружены как оболочкой один элемент - реактор ( I ), подсистема - реактор с теплообменником ( II ) и вся ХТС ( III ). В каждую из этих "оболочек" какие-то потоки входят и какие-то выходят. Внутри каждой оболочки происходят изменения входящих потоков в выходящие. Фактически каждая из "оболочек" есть подсистема ХТС.

Изображение слайда
1/1
100

Слайд 100: ВЛИЯНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ХТС

Условия процесса или его параметры, которые можно изменять, называются управляющими. Соответствующие данные входят в описание элемента. Состояние элемента (аппарата, машины, агрегата) включает данные, от которых зависит изменение в элементе показателей потока. Это могут быть: регулирующие воздействия, например температура хладагента, отводящего тепло из реактора, или подача пара в паровую турбину; изменяющиеся в процессе эксплуатации характеристики аппарата и условия процесса в нем, например изменение условий процесса в реакторе вследствие дезактивации катализатора или в теплообменнике из-за загрязнения его поверхности. Влияние управляющих параметров на процесс в аппарате (элементе) определяется при изучении процесса и проявляется при анализе ХТС как эффект преобразования в элементе входящего в него потока в выходящий. Рис. К определению баланса массы и тепла в ХТС: Т - теплообменник; Р - реактор; Д - система разделения.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
101

Слайд 101: РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ ХТС

Расчет состояния ХТС - определение параметров потоков в ХТС заданной структуры и с заданным состоянием ее элементов. Задача расчета параметров состояния потоков ХТС: при заданном наборе переменных входных потоков системы и управляющих параметров каждого элемента ХТС необходимо определить значения промежуточных и выходных потоков. Зная изменения состава и количества потоков, энергетические расходы, можно рассчитать эффективность использования сырья и энергии как технологических показателей, а также экономических показателей и некоторых социальных показателей, определяемых свойствами компонентов ХТП, в том числе, отходов производства. Эксплуатационные показатели определяются из реакции системы на те или иные возмущения в процессе (изменение состава и количества сырья, энергетического обеспечения, состояния аппаратов, а также воздействия на режимы отдельных аппаратов и узлов. Формы представления состояния ХТС (составление материального и теплового балансов).

Изображение слайда
1/1
102

Слайд 102: БАЛАНСЫ ПОТОКОВ МАССЫ И ТЕПЛОТЫ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
103

Слайд 103: ПОДХОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СИСТЕМНОГО УЛУЧШЕНИЯ ПРИНИМАЕМЫХ РЕШЕНИЙ

Знания фундаментальных основ и глубокое понимание происходящих процессов, методы математического моделирования и системного анализа сокращают процесс создания, синтеза ХТС. В литературе такой подход последовательного, системного улучшения принимаемых решений назван инженерным методом, т.е. является творческим инженерным процессом. Эволюционный подход с использованием метода последовательных приближений покажем на примере разработки производства азотной кислоты. Сырье - аммиак и воздух (кислород воздуха). Химическая схема и характеристики реакций следующие: 4 N Нз + 5О 2 = 4 N О + 6Н 2 О - реакция окисления аммиака экзотермическая, протекает во внешне ффузионной области на платиновом катализаторе в виде сеток; температура 850-900 °С; концентрация N Н 3 - 10%; N0 + 1/2 О 2 = N0 2 - реакция газофазная, обратимая, экзотермическая; 2 N О 2 + Н 2 О + 1/2 О 2 = 2Н N О 3 - гетерогенный ("газ-жидкость") химический процесс с дополнительным окислением.

Изображение слайда
1/1
104

Слайд 104: ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПОДХОД

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
105

Слайд 105: Рис. Эволюция ХТС (а, б, в) при разработке производства азотной кислоты

1- воздушный фильтр; 2 - компрессор; 3 - смеситель; 4 - испаритель; 5 - теплообменник; 6 - реактор; 7 - котел-утилизатор; 8 - холодильник; 9 - окислитель; 10 - холодильник-конденсатор; 11- абсорбционная колонна; 12 - отбелочная колонна.

Изображение слайда
1/1
106

Слайд 106: ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ

На первом этапе представим ХТС, включающий элементы, в которых происходят описанные превращения (рис. а). Аммиак окисляется в адиабатическом реакторе 6. Газы после реактора охлаждаются в холодильнике 8, чтобы как можно полнее прошло окисление оксида азота в диоксид в окислителе 9. В схеме далее имеется абсорбционная колонна 11 для последующих превращений. Теперь можно взглянуть критически на первые "штрихи" или "эскиз" разработки. Проводим экспертизу полученной ХТС, в результате которой возникают следующие замечания. Воздух сам (без нагнетания) в систему не пойдет. Аммиак поступает в жидком виде, а дозировка низкоки­пящей жидкости очень затруднена. Адиабатический разогрев аммиачно-воздушной смеси до 720 0 С, и чтобы обеспечить температуру процесса 850-900 °С, температура на входе в реактор должна быть не менее 130-180 °С. Окисление N0 - реакция экзотермическая, и после окислителя газ нагреется, что ухудшит абсорбцию оксидов азота. Высокотемпературные газы после реактора окисления аммиака целесообразно использовать для утилизации тепла с получением пара В реакторе окисления аммиака установлено оптимальное соотношение N Н 3 : =1 : 1,8, а суммарный расход кислорода составляет два объема на один объем аммиака [см. уравнение(3.19)], и при первоначальном 10%-м содержании аммиака в воздухе кислорода будет недостаточно для третьей реакции.

Изображение слайда
1/1
107

Слайд 107: ВТОРОЙ ВАРИАНТ

Эти замечания учтены во втором варианте ХТС (на рис. б). Сделаны соответствующие добавления к первому варианту: в скобках стоят цифры, отмечающие, какое из замечаний учтено этим добавлением. Из названий аппаратов и назначений связей должно быть понятно, как учтены сделанные замечания. Следующий критический взгляд на схему, следующая экспертиза - и появляются новые замечания: Катализатор очень чувствителен к загрязнениям, а воздух не очищен. Нерациональна установка отдельно подогревателя исходной смеси 5 и холодильника нитрозных газов 8 со своими теплоносителями и системой циркуляции в каждом. В реакции окисления аммиака образуется довольно много воды, и при охлаждении газов перед абсорбцией вода будет конденсироваться в и теплообменнике частично поглощать ок­сиды азота, образуя кислый конденсат. В образующейся азотной кислоте будет растворено некоторое количество оксидов азота, продукт будет невысокого качества, желтоватого цвета и выделять оксиды азота.

Изображение слайда
1/1
108

Слайд 108: ТРЕТИЙ ВАРИАНТ

Решение (рис. 3 в) с учетом замечаний 7-10 еще более улучшает ХТС производства Н N Оз. И такая эволюционная разработка продолжается. Конечно, здесь все показано схематично, разработка прослежена не до конца - реальность много сложнее демонстрационного материала, но логика и искусство разработки на этом примере прослежены. И хотя выше говорилось об"искусстве разработки", тем не менее можно представить схему основных этапов разработки промышленного процесса (рис. 3.25). По общей направленности она согласуется с "инженерным процессом".

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
109

Слайд 109: ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
110

Слайд 110: ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА

Эта схема отражает реальную структуру работ: указанные этапы в том или ином виде входят в план работ по созданию процесса и нередко являются основой планово-распорядительных документов. В схеме выделены разделы научно-исследовательские работы (НИР) и опытно-конструкторские работы с проектированием (ОКР). В отраслевых научно - исследовательских и проектных институтах, в соответствующих подразделениях крупных фирм и предприятий такое планирование работ есть основа их организации и деятельности. Современная вычислительная техника и вычислительные методы, казалось бы, могут помочь из многообразия типов аппаратов (элементов) и связей выбрать такие, которые образуют ХТС с необходимыми показателями. Но это нереально (по крайней мере в ближайшем будущем), так как система очень разнородна по составу оборудования (реакторы, абсорберы, насосы и т.д.), вариантов простого перебора невероятно много, велико количество требований к системе, многие показатели противоречивы. Здесь используются некоторые наборы решений, обоснованных теорией химико-технологических процессов, созданных на основе инженерных проработок и проверенных практикой. Этими решениями удается достичь лучших значений определенных показателей ХТС, выполнить заданные требования к ней. Среди них - максимальное использование сырьевых и энергетических ресурсов, минимизация отходов, эффективное использование оборудования. Поскольку эти требования должны всегда выполняться, назовем их принципами создания ХТС. Совокупность приемов и алгоритмов, обоснованных и проверенных решений, с помощью которых эти требования к ХТС могут быть осуществлены и которые успешно применяются при синтезе ХТС, назовем эвристиками. Они позволяют повысить эффективность поиска решений, использовать имеющийся опыт, накапливать опыт на будущее. Они же используются в автоматизированных системах синтеза ХТС.

Изображение слайда
1/1
111

Слайд 111

Роль экономических показателей эффективности химических производств. Основные производственные фонды, оборотные средства и трудовые ресурсы производств. Критерии эффективности их использования. Структура затрат на производство и реализацию продукции. Себестоимость продукции, прибыль и ценообразование химической промышленности. Оценка эффективности инвестиционных проектов по абсолютным показателям эффекта (балансовая прибыль или чистая дисконтированная прибыль), по относительным показателям эффекта (рентабельность, сроки окупаемости в годовом или кумулятивном исчислении с учётом или без учёта фактора времени).

Изображение слайда
1/1
112

Слайд 112: ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Процессы химической технологии весьма разнообразны по своим особенностям и степени сложности. По характеру связи между входными и выходными параметрами химические процессы могут быть вероятностными и детерминированными. Детерминированным называют такой процесс, в котором определяющие величины изменяются непрерывно по вполне определенным закономерностям. При этом значение выходной величины, характеризующей процесс, однозначно определяется значением входной величины. Для описания этих процессов применяют методы классического анализа и численные методы. В детерминированных моделях имеют дело со средними значениями, а не с целыми распределениями. В качестве примера назовём процесс, протекающий в проточном реакторе с мешалкой, в котором достигается равномерное перемешивание. При анализе детерминированных процессов, описываемых классической механикой и протекающих в однофазных системах с фиксированными границами (твердые стенки), применяют принцип подобия. Детерминированная составляющая химических процессов определяется фундаментальными законами физической химии (переноса массы и энергии), позволяет теоретически определить скорость процесса и время, необходимое для завершения процесса при данной скорости.

Изображение слайда
1/1
113

Слайд 113: Вероятностные процессы

Вероятностным (статистическим) называют процесс, в котором изменение определяющих величин происходит беспорядочно и часто дискретно. При этом значение выходной величины не соответствует входной. Например, при синтезе лекарств не стоит изучать и расшифровывать кинетику процесса из-за ее сложности (лекарство морально устареет), поэтому таким процессом управляют как «черным ящиком». Для изучения процесса при эмпирическом подходе необходимо провести эксперимент и получить зависимость каждого выхода от входов — эмпирическое уравнение регрессии (функция отклика). Достоинство эмпирического подхода — простота, его применяют при изучении сложных систем. А недостаток — малая надежность экстраполяции (закон изменения функции отклика за пределами изученного интервала неизвестен). Вероятностная составляющая химических процессов отражает не стационарность процессов (различное время пребывания потоков массы и энергии в объеме аппарата), что сказывается на выходе продукта и процессах массо - и теплообмена. Учет вероятностных составляющих процессов базируется на моделях структуры потоков (идеальное смешение, идеальное вытеснение, диффузионная и ячеечная модель). Вероятностную модель применяют при анализе двухфазных систем со свободными поверхностями, а также процессов, осложненных химическими реакциями.

Изображение слайда
1/1
114

Слайд 114: ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Различают два вида основных математических моделей: детерминированные (аналитические), построенные на основе (принципа соответствия) физико-химического механизма изучаемых процессов), и статистические (эмпирические), получаемые в виде уравнений регрессии на основе обработки экспериментальных данных. Математическая модель может содержать как дифференциальные, так и конечные уравнения, не содержащие операторов дифференцирования, включая дополнительные условия, устанавливающие границы ее применимости и известные данные, необходимые для ее решения (начальные и граничные условия), значения различных коэффициентов, констант. Очевидно, что детерминированные модели более универсальны и обычно имеют более широкий интервал адекватности.

Изображение слайда
1/1
115

Слайд 115: ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Детерминированная модель состоит из 3 групп уравнений: Уравнения баланса масс и энергий, записанных с учетом гидродинамической обстановки в системе; эта группа уравнений позволяет определить потоки массы и теплоты; изменение физико-химических свойств системы (µ, Сρ) в связи с изменением температуры и состава; Уравнения состояния (фазовые равновесия); Кинетические уравнения элементарных процессов для локальных элементов потока; к этой группе относятся описание кинетики теплопереноса и массопереноса, химической кинетики. Достоинства этого метода: возможность широкой экстраполяции, разделение сложного процесса на отдельные составляющие и исследование процесса по частям, что облегчает составление модели процесса в целом, возможность изучения процесса на разных уровнях. Теоретические, полуэмпирические или эмпирические соотношения между параметрами процесса. Ограничения на параметры процесса, обусловленные технологическими, техническими или экономическими причинами.

Изображение слайда
1/1
116

Слайд 116: ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Физическое моделирование и теория подобия нашли широкое применение в химической технологии при исследовании тепловых и диффузных процессов. Были сделаны попытки использовать теорию подобие для химических процессов и реакторов. Однако ее применение здесь оказалось весьма ограниченным из-за несовместимости условий подобия для химических и физических составляющих процесса в реакторах разного масштаба. Например, степень превращения реагентов зависит от времени пребывания их в реакторе, равного отношению размера к скорости потока. Условия тепло- и массопереноса, как следует из теории подобия, зависит от критерия Рейнольдса, пропорционального произведению размера на скорость. Одинаковыми в аппаратах разного масштаба и отношение, и произведение двух величин невозможно. Вклад химических и физических составляющих реакционного процесса и их взаимовлияние и, следовательно, влияние их на результат процесса в целом зависит от масштаба. В аппарате небольшого размера выделяющаяся теплота легко теряется и слабо влияет на скорость превращения. В аппарате большого размера выделяющаяся теплота легче «запирается» в реакторе, существенно влияет на поле температур и, следовательно, на скорость и результаты протекания реакции. Вклад физических составляющих в реакционный процесс в аппарате большого масштаба становится существенным. Трудности масштабного перехода для реакционных процессов удается преодолеть, используя математическое моделирование, в котором модель и объект имеют разную физическую природу, но одинаковые свойства.

Изображение слайда
1/1
117

Слайд 117: ВИДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Принцип подобия оправдал себя при анализе детерминированных процессов, описываемых законами классической механики и протекающих в однофазных системах с фиксированными границами (обычно твердые стенки). Для анализа недетерминированных процессов с многозначной стохастической картиной связи между явлениями и, в частности, для анализа двухфазных систем и процессов, осложненных химическими реакциями, использование физического подобия затруднительно. Кроме того, физическое моделирование требует значительных материальных затрат и времени. Поэтому в настоящее время широко распространенным методом расчета технологических процессов и аппаратов стал метод математического моделирования. Математическое моделирование включает три взаимосвязанных этапа: составление математического описания изучаемого объекта; выбор метода решения системы уравнений - математического описания и его реализация в форме моделирующей программы; определение численных значений коэффициентов математической модели, установление соответствия (адекватности) математической модели технологическому объекту.

Изображение слайда
1/1
118

Слайд 118: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Математическое моделирование успешно используется для решения задач анализа и синтеза на ЭВМ сложных технологических объектов. Метод математического моделирования в сочетании с современными вычислительными средствами позволяет с высокой точностью и достаточно быстро исследовать различные варианты аппаратурного оформления процесса, изучить его основные особенности и вскрыть резервы усовершенствования. При этом в рамках используемой модели всегда гарантируется отыскание оптимальных решений. Следует иметь в виду, что математическое моделирование ни в коей мере не противопоставляется физическому моделированию, а скорее призвано дополнить его имеющимся арсеналом средств математического описания. Методы физического моделирования в настоящее время приобретают новое качество: их можно использовать для нахождения границ деформации коэффициентов, входящих в уравнение ма­тематической модели, т.е. для масштабирования математически описанного процесса и установления адекватности модели изучаемому объекту

Изображение слайда
1/1
119

Слайд 119: СХЕМА ПРОЦЕССА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Схема процесса математического моделирования ( численного эксперимента) включает ряд последовательных этапов: Постановка задачи, она определяет не только цель, но и пути решения данной задачи. Чем глубже будет ясна физическая сущность явления, тем правильнее будет составлена физическая модель изучаемого процесса. Анализ теоретических основ процесса ( составление физической модели процесса). На этой стадии необходимо выявить, какие фундаментальные законы лежат в основе данного процесса. Если нет хорошей теории, то можно прибегнуть к разработке гипотез (постулатов). Справедливость их должна быть проверена путем сравнения результатов решения математической модели, построенной на основе постулатов, с экспериментальными данными. В ряде случаев для составления физической модели процесса можно использовать метод аналогии процессов с последующей экспериментальной проверкой. Составление математической модели процесса. На основе выбранной физической модели применительно к решаемой задаче составляют систему из соответствующих математических уравнений – математическую модель процесса. Построение математической модели – запись закономерностей протекания процесса в объекте в виде некоторой системы уравнений и функциональных соотношений между отдельными параметрами модели.

Изображение слайда
1/1
120

Слайд 120: ПРОДОЛЖЕНИЕ СХЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Алгоритмизация математической модели. Решение уравнений математического описания (аналитическое либо путем создания моделирующего алгоритма). Алгоритм нужно изложить на одном из языков программирования (фортран, бейсик, паскаль), т.е. составить программу для ЭВМ. Параметрическая идентификация модели. Под параметрами математической модели понимают коэффициенты, которые учитывают те или иные особенности объекта (натуры) и характеризуют свойства данной натуры, отличающие ее от других натур (объектов) подобного класса. Проверка адекватности математической модели – это оценка достоверности построенной математической модели, исследование ее соответствия изучаемому объекту. Для проверки адекватности сравнивают наблюдаемые в ходе эксперимента величины с прогнозами на модели при определенных параметрах процесса. Обычно это сравнение проводят путем проверки некоторой статистической гипотезы. Моделирование процесса. Этот этап заключается в решении на ЭВМ математической модели процесса при варьировании параметров процесса в интересующем для данного исследования диапазоне. Анализ получаемой информации. Необходимо проводить анализ функционирования смоделированного процесса при изменении различных параметров. Такой анализ преследует три основных цели: Исследовать поведение модели при варьировании изменяющихся параметров; Определить является ли данная модель работоспособной в данных условиях, определить пределы работоспособности модели; Скорректировать модель с целью расширения диапазона ее работоспособности и улучшения ее эксплуатационных характеристик. На основании анализа принимают решение – выдать рекомендации для практического реализации или продолжить исследование.

Изображение слайда
1/1
121

Слайд 121: ОСОБЕННОСТИ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Многопараметрические математические модели имеют существенные недостатки и, это прежде всего трудность обработки таких моделей и высокая чувствительность к экспериментальным ошибкам. Из-за недостаточной точности эксперимента физический смысл модели может быть потерян, хотя модель в целом будет давать достаточно точное совпадение с экспериментальными данными, т.к. ошибки в величинах разных параметров взаимн компенсируются. Часто некоторые параметры модели неизвестны и оценить их значение можно только с помощью дополнительных экспериментов, т.е. нужно провести параметрическую идентификации модели. Процедура параметрической идентификации модели в достаточной степени формализована и описываются в специальной литературе.

Изображение слайда
1/1
122

Слайд 122: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Это важнейший метод современного научного исследования, основной аппарат системного анализа. Математическое моделирование – это изучение поведения объекта в тех или иных условиях путем решения уравнений его математической модели. В ОХТ математическое моделирование применяют практически на всех условиях исследования, разработки и внедрение. Данный метод базируется на математическом подобии. У математически подобных объектов процессы обладают различной физической природой, но описываются аналогичными уравнениями.

Изображение слайда
1/1
123

Слайд 123

Роль технологических и экономических критериев эффективности в разработке химических производств. Анализ экономической эффективности капитальных вложений (инвестиционных проектов). Понятие об альтернативной стоимости. Коэффициент дисконтирования, норма дисконта. Показатели эффективности инвестиционных проектов.

Изображение слайда
1/1
124

Слайд 124: ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ХТС

Цель и задачи анализа структуры и качества функционирования ХТС. Примеры проявления свойств ХТС как системы. Эффективность использования материальных ресурсов. Энергетическая и эксергетическая эффективность ХТС. Эффективность организации процесса в ХТС. Задачи синтеза ХТС. Синтез ХТС и сырьевые ресурсы. Экологические аспекты химического производства. Концепция полного использования сырья. Комбинирование химико-технологических процессов и комплексное использование сырья. Синтез ХТС и энергетические ресурсы. Концепция полного использования энергетических ресурсов. Вторичные энергетические ресурсы. Энерготехнологическая система. Синтез ХТС и оборудование. Концепция эффективного использования оборудования. Совмещение процессов. Цель оптимизации ХТС. Постановка задачи оптимизации: установление критерия оптимизации, выбор переменных, обеспечивающих экстремальное значение критерия оптимизации. Ограничения типа равенств оптимизации ХТС - математические модели элементов и уравнения связей между переменными. Ограничения типа неравенств - дополнительные условия, вытекающие из регламента производства.

Изображение слайда
1/1
125

Слайд 125: ТИПЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХТС

Математическая задача построения модели отдельного элемента ХТС – нахождение вида зависимости выходных параметров состояния потоков- вектор Y от параметров, оказывающих влияние на работу системы: Y = φ (Х, V, D, K ). Входные переменные - вектор параметров состояния потоков Х; внешнее воздействие -вектор параметров окружающей среды V ; вектор технологических параметров элементов системы D ; вектор конструкционных параметров K. Математическая модель для всех элементов системы: Математическая модель ХТС с учетом вариантов технологической топологии и внутренних потоков на стадии синтеза:

Изображение слайда
1/1
126

Слайд 126: МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ С УЧЕТОМ СИНТЕЗА И ОПТИМИЗАЦИИ ХТС

Математическая модель ХТС на стадии синтеза с учетом эффективности функционирования системы- величины Е для различных ее вариантов: Задача синтеза ХТС сводится к нахождению значений следующих параметров, которые обеспечивают оптимальное значение показателя эффективности функционирования системы E: где Е* - оптимальное значение критерия эффективности Е ; - предельное значение этого же показателя. Математическая модель ХТС на стадии оптимизации с учетом оптимального значения показателя эффективности функционирования системы - величины Е*:

Изображение слайда
1/1
127

Слайд 127: ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДЕЛИ Y=f (X, V, D, K )

Пусть дана символическая модель: Y = f ( X, V, D, K ) X – входные переменные параметры (количество сырья, его состав); V - внешнее воздействие окружающей среды; D - технологические параметры; K - конструкционные параметры; Y – выходные параметры (количество готового продукта и его состав). Если связь между параметрами входных и выходных потоков описывается линейными функциями, то модель каждого i – элемента можно представить в следующей матричной форме: [ Y i m 1 ] = [ R i mn ] x [ X i n 1 ] m – число выходных переменных; n - число входных переменных; [ X i n 1 ] - вектор входных переменных; [ Y i m 1 ]вектор выходных переменных; [ R i mn ]матрица преобразования (трансформирования) или операционная матрица.

Изображение слайда
1/1
128

Слайд 128

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
129

Слайд 129: ЦЕЛЕВАЯ ФУНКЦИЯ ХТС

Целевая функция (модель качества) - связь между критериями качества, переменными и параметрами ХТС: F = F ( X, Y, U, P, t ) X, Y -векторы параметров состояния входных и выходных потоков; U -вектор управлений ( K, D ); Вектор параметров модели - P ( критерии оценки степени использования сырья, энергии и качества выпускаемой продукции; критерии оценки качества функционирования ХТС –устойчивость, чувствительность, надежность и др., экологическая безопасность, физико - химические, социально-психологические, экономические и т.д. критерии); t -время (для критериев динамики и надежности и т. д.). Вид целевой функция – аналитическая зависимость, в виде алгоритма (программы), корреляционной зависимости.

Изображение слайда
1/1
130

Слайд 130: ОЦЕНКА СВОЙСТВ ХТС

оценки использования сырья, энергии - степень превращения, селективность реакции, качество выпускаемой продукции, КПД; критерии оценки качества функционирования ХТС - надежность, безопасность функционирования, чувствительность к нарушению режима, управляемость и регулируемость технологического объекта ; критерий экологической безопасности; социально- психологические критерии - комфортность работы, безвредность обслуживания, степень автоматизации; экономические критерии, оценивающие капиталовложения, себестоимость, приведенные затраты и доход.

Изображение слайда
1/1
131

Слайд 131: УПРАВЛЯЕМОСТЬ

Управляемость технологического объекта (аппарата) - это свойство объекта достигать определенных техническим заданием целей: заданного состава продуктов, заданной производительности, требуемого качества продуктов и т.д. при ограниченных ресурсах управления в реальных условиях эксплуатации. При проектировании технологического объекта возникает задача совместного выбора технологического оборудования и соответствующей системы управления режимами работа объекта.

Изображение слайда
1/1
132

Слайд 132: НАДЕЖНОСТЬ

Надежность технологического объекта (аппарата) - это свойство объекта сохранять качество своего функционирования при определенных условиях эксплуатации. Понятие надежности тесно связано со способностью технологического объекта (аппарата) в течение определенного интервала сохранять работоспособность (безотказность); приспосабливаться к обнаружению и устранению причин, вызывающих отказы (ремонтопригодность) ; со способностью объекта (аппарата) к длительной эксплуатации (долговечность). Расчет показателей надежности (наработка на отказ, интенсивность отказов, вероятность безотказной работы за определенное время и др.) технологического оборудования дает возможность осуществить выбор и разработать мероприятия по обеспечению требуемой надежности технологического оборудования.

Изображение слайда
1/1
133

Слайд 133: ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

Чувствительность технологического объекта (аппарата) - это свойство объекта изменять характеристики своего функционирования под влиянием малых изменений режимных и собственных конструктивных параметров, а также внешних возмущающих воздействий. При проектировании необходимо выбирать технологическое оборудование, малочувствительное к изменению собственных параметров и внешних возмущающих воздействий.

Изображение слайда
1/1
134

Слайд 134: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭТАПОВ СИНТЕЗА, АНАЛИЗА И ОПТИМИЗАЦИИ ХТС

Сначала создается (синтезируется) исходный вариант ХТС. Далее проводится полный расчет этого варианта ХТС по его модели (проводится анализ ХТС). При этом наряду с расчетом выходных параметров ХТС определяется и значение критерия эффективности функционирования системы. Синтез и анализ первоначального варианта составляют первый этап разработки ХТС. Результаты анализа являются основой для принятия решений на втором этапе- при повторном синтезе ХТС, но уже на более высоком уровне. Созданный усовершенствованный вариант ХТС вновь анализируется, принимаются решения о действиях на третьем этапе при создании еще более совершенной схемы и т.д. Для всех вариантов ХТС сопоставляются значения критерия эффективности функционирования системы Многократное поочередное повторение синтеза и анализа ХТС производится до тех пор, пока не будет найдено оптимальное значение критерия эффективности функционирования ХТС (одновременно с синтезом и анализом проводится оптимизация ХТС).

Изображение слайда
1/1
135

Слайд 135: ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ ХТС

Задача анализа ХТС: расчет полной математической модели ХТС на основе математических моделей отдельных элементов и технологической топологии с целью определения параметров выходных технологических потоков при заданных технологических условиях и параметрах входных потоков. Цель анализа структуры ХТС - выявление ее структурных особенностей и нахождение последовательности расчёта элементов. Цель анализа качества функционирования ХТС - получение количественных оценок её основных свойств: чувствительности, надёжности, устойчивости. Синтез, или построение, ХТС заключается в определении основных технологических операций и их последовательности, выборе аппаратов и установлении связей между ними, определении параметров технологических режимов отдельных аппаратов и системы в целом, обеспечивающих наилучшие условия функционирования ХТС. Задача синтеза многовариантна, ибо одни и те же значения выходных параметров ХТС могут быть обеспечены при различной структуре системы и разных режимах функционирования ее элементов. Оптимизация- нахождение экстремального значения функции ( только одного критерия оптимизации) в допустимой области изменения переменных этой функции, определяемой уравнениями и неравенствами. Одновременно обеспечить максимальное превращение и минимальный объем реактора (два критерия)-невозможно. Сложность задачи оптимизации ХТС обусловлена большим количеством входящих в нее элементов и наличием обратных связей между ними. В настоящее время различают при расчете два подхода: оптимизация ХТС как единое целое или поблочная оптимизация (декомпозиционный метод). При оптимизации ХТС как единого целого векторы управлений отдельных элементов варьируются одновременно в соответствии с выбранной оптимизирующей процедурой (например, с помощью симплекс или градиентного метода). При поблочной оптимизации задача сводится к ряду взаимосвязанных задач оптимизации отдельных аппаратов или групп аппаратов (блоков).

Изображение слайда
1/1
136

Слайд 136: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭТАПОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА ХТС

Выделение элементов, построение их математических моделей; установление зависимости выходных потоков от входных для каждого элемента; выделение связей между элементами, т. е. выделение структуры ХТС. Исследование ХТС – расчет показателей, определение свойств, изучение эволюции ХТС для улучшения ее показателей и свойств. Анализ ХТС состоит в изучении на основе математической модели сведений о состоянии ХТС, показателей ее эффективности и функционирования системы, а также о влиянии на эти данные химической схемы, структуры технологических связей, свойств и состояния элементов и подсистем, условий эксплуатации.

Изображение слайда
1/1
137

Слайд 137: ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
138

Слайд 138: ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ХТС

Создание ХТС, работающей с высокой эффективностью: из заданных видов сырья; энергии; технологического оборудования ; с использованием различных путей химического превращения исходных веществ в целевые продукты; с учётом экологических аспектов химического производства- наличия отходов производства. Для этого нужно выбрать оптимальную топологию (число и тип элементов; установить характер связей между ними, обеспечивающими последовательность стадий химико-технологического процесса и функционирования всей системы; режимы отдельных элементов и системы в целом, обеспечивающие необходимые показатели производства и его эффективное функционирование.

Изображение слайда
1/1
139

Слайд 139: ЗАДАЧА АНАЛИЗА ХТС

Задача анализа ХТС: расчет полной математической модели ХТС на основе математических моделей отдельных элементов и технологической топологии с целью определения параметров выходных технологических потоков при заданных технологических условиях и параметрах входных потоков. Цель анализа структуры ХТС - выявление ее структурных особенностей и нахождение последовательности расчёта элементов. Цель анализа качества функционирования ХТС - получение количественных оценок её основных свойств: чувствительности, надёжности, устойчивости.

Изображение слайда
1/1
140

Слайд 140: СИНТЕЗ ХТС

Синтез, или построение, ХТС заключается: в определении основных технологических операций и их последовательности; выборе аппаратов и установлении связей между ними; определении параметров технологических режимов отдельных аппаратов и системы в целом, обеспечивающие наилучшие условия функционирования ХТС. Задача синтеза многовариантна, ибо одни и те же значения выходных параметров ХТС могут быть обеспечены при различной структуре системы и разных режимах функционирования ее элементов.

Изображение слайда
1/1
141

Слайд 141

Оптимизация- нахождение экстремального значения функции ( только одного критерия оптимизации) в допустимой области изменения переменных этой функции, определяемой уравнениями и неравенствами. Одновременно обеспечить максимальное превращение и минимальный объем реактора (два критерия)-невозможно. Сложность задачи оптимизации ХТС обусловлена большим количеством входящих в нее элементов и наличием обратных связей между ними. В настоящее время различают при расчете два подхода: оптимизация ХТС как единое целое или поблочная оптимизация (декомпозиционный метод). При оптимизации ХТС как единого целого векторы управлений отдельных элементов варьируются одновременно в соответствии с выбранной оптимизирующей процедурой (например, с помощью симплекс или градиентного метода). При поблочной оптимизации задача сводится к ряду взаимосвязанных задач оптимизации отдельных аппаратов или групп аппаратов (блоков).

Изображение слайда
1/1
142

Слайд 142: СИНТЕЗ ХТС КАК ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
143

Слайд 143: ПОДХОД К СИНТЕЗУ ХТС

Сопоставим два процесса - научный (получение новых знаний) и инженерный (разработка и создание нового производства) (рис.). По структуре своей они очень похожи, только мотивировки несколько различаются: в первом случае - любознательность, во втором - практическая необходимость. В обоих процессах движущим началом является стремление к прогрессу, развитию. Оба процесса состоят из аналогичных стадий, характерных для творчества: поиск решений на каждом этапе, возврат к предыдущим для нахождения новых, лучших и правильных решений. Конечно, методическая и техническая базы различны в разных объектах исследований, да и время на инженерную разработку ограничено, жестко лимитировано. Но в обоих процессах требуется сочетание науки и искусства - как в открытии, так и в создании нового. Основная цель инженерного процесса - создание производства жизненно важных материалов (новых или уже существующих). Генерирование идей и последующая их реализация в производствах безусловно предусматривают не только полезность продукции и эффективность производства, но и обеспечение его экологической безопасности и комфортности в эксплуатации. Поэтому фактически, по данным некоторых исследователей, шанс на реализацию нового процесса на стадии его исследования составляет 1-3%, на стадии разработки - 10-25%, на стадии опытно-промышленных установок - 40-60%.

Изображение слайда
1/1
144

Последний слайд презентации: Принципы, признаки и общая стратегия системного подхода в создании ХТС: ОПТИМИЗАЦИЯ ХТС

Цель оптимизации – обеспечение наиболее высоких техноэконо-мических показателей ХТС. Комплексная задача оптимизации ХТС - оптимизация структуры и режимов функционирования элементов. Экстремальность задачи- установить критерий оптимизации, экстремальное значение которого надо найти- получение технологической или экономической выгоды. Постановка задачи оптимизации: установление критерия оптимизации, выбор переменных, обеспечивающих экстремаль-ное значение критерия оптимизации, установление математичес-кой связи критерия оптимизации с управляющими параметрами, определение ограничений - типа равенств или неравенств. Ограничения типа равенств оптимизации ХТС - математические модели элементов и уравнения связей между переменными. Ограничения типа неравенств - дополнительные условия, вытекающие из регламента производства.

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже