ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Доцент каф. ХТТ и ХК Мойзес О.Е.

2. Кибернетика Стратегия Средство Метод Предмет математическое системный анализ системы ЭВМ моделирование

3. Моделирование- это исследование процессов на моделях с целью предсказания результатов их протекания в аппаратах заданной конструкции любых размеров. Математическое моделирование- это метод исследования процессов на математических моделях, с целью выдачи рекомендаций об эффективном функционировании данного процесса. Модель- это некоторый объект, который отличается от оригинала, т.е. от реального объекта всеми признаками, кроме тех, которые необходимо определить. Физические модели Математические модели

4. Моделирование процессов состоит из нескольких этапов: • Идентификация объекта, т.е. разработка математического описания. • Разработка алгоритма моделирования и выбор решения для данного математического описания. • Разработка программы расчёта и выполнение расчётов на ЭВМ. • проверка адекватности (соответствия) математической модели на основании экспериментальных данных и адаптация модели к реальным условиям. • Интерпретация результатов расчётов и выдача рекомендаций по практической реализации исследуемого процесса. • В целом процесс моделирования сводится к переработке входной информации в • выходную и установлению вида математической зависимости между входными и • выходными параметрами.

5. Математические модели Статистические Динамические Принципы разработки математических модели Системный подход перемещение веществ (гидродинамика потоков) перенос тепла и вещества (массо- и теплопередача) химические превращения. Эмпирический подход Построение мат. моделей на Основе эмпирических данных

6. Основные области применения метода математического моделирования: Исследование технологических режимов ХТП Разработка и совершенствование новых технологий Оптимизация и управление ХТП Автоматизированное проектирование ХТП Разработка информационно- моделирующих систем в химической технологии

7. Моделирование теплообменных аппаратов Модель аппарата типа «перемешивание- перемешивание» Модель теплообменного аппарата типа «вытеснение- вытеснение»

8. Исследование теплообменного аппарата идеального вытеснения (аппарат с постоянной температурой греющего пара)

9. Моделирование массообменных процессов Закон Фика для молекулярного массопереноса: Уравнение Фика для конвективного переноса: Уравнение массопередачи:

10. Банк изображений аппаратов Банк физико-химических параметров Автоматизированное формирование технологической схемы Операционная среда Банк управляющих параметров Банк моделей аппаратов Одноступенчатая и многоступенчатая сепарация Каплеобразование Отстаивание Рисунок1. – Структура моделирующей системы технологии промысловой подготовки нефти.

11. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ • гомогенная реакция гетерогенная реакция; закон действующих масс

12. k1 А B k2 Кинетическое уравнение

13. Правило стехиометрии • Скорости, выраженные по каждому компоненту данной реакции, будут одинаковыми, если их отнести к стехиометрическому коэффициенту по данному компоненту.

14. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ • закон действующих поверхностей • Особенности закона действующих поверхностей: • Закон действующих масс применим в случае идеальной реагирующей поверхности, для которой справедливы законы адсорбции Ленгмюра: • поверхность катализатора однородна • на поверхности катализатора имеется одинаковое и постоянное число активных центров, и они энергетически равноценны • в процессе адсорбции устанавливается адсорбционное равновесие

15. Методы построения выражений скоростей гетерогенных реакций • Метод адсорбционной-изотермы Ленгмюра • Метод стационарных концентраций • Метод,основанный на элементах теории графов

16. K1 H2O+Z H2+ZO K1 СО+ZО СО2+Z K-1 • Метод Лэнгмюра ___________________________________________ CO+H2O=CO2+H2 1.Выбираем лимитирующую стадию 2.Записываем скорости элементарных стадий на основании механизма. Запишем скорости прямой и обратной реакций.

17. ZO+Z=1 Z • 3. Уравнение нормировки: 4. Используя уравнение равновесия (2) и уравнение нормировки выражаем поверхностную концентрацию через объемные концентрации наблюдаемых веществ.