Моделирование оптимальных режимов в системах управления процессами разделения многокомпонентных смесей

• Автор: Терещенко, Юлия Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 161 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ . ГЛАВА II

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

2.1. УРАВНЕНИЯ МАССООБМЕНА В НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ ПРОЦЕССА

МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ.

2.2. УРАВНЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ ПРОЦЕССА

МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ.

2.3. ПОСТАНОВКА КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ. .

ВЫВОДЫ.
АНАЛИЗ МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНОГО РЕЖИМА ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО ПРОЦЕССА
3.1. ЕДИНСТВЕННОСТЬ РЕШЕНИЯ
3.2. СУЩЕСТВОВАНИЕ РЕШЕНИЯ.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА IV
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ТЕПЛОМАССООБМЕНА
4.1. ЗАДАЧА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С УПРАВЛЯЮЩИМИ ПОТОКАМИ Ь И V
4.1.1. ПОСТАНОВКА ЗАДА ЧИ
4.1.2. НЕОБХОДИМЫЕ УСЛОВИЯ ОПТИМАЛЬНОСТИ В ФОРМЕ ЛАГРАНЖАЭЙЛЕРА.
4.2. ЗАДАЧА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С УПРАВЛЯЮЩИМИ ПОТОКАМИ X И V
4.2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДА ЧИ
4.2.2. НЕОБХОДИМЫЕ УСЛОВИЯ ОПТИМАЛЬНОСТИ В ФОРМЕ ЛАГРАНЖАЭЙЛЕРА .
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА V
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ
5.1 МЕТОД ЦЕНТРАЛЬНЫХ РАЗНОСТЕЙ.
5.2. МЕТОД ТРЕУГОЛЬНЫХ СЕТОК.
5.2.1. Алгоритм решения краевой задачи.
5.2.2. Оценка решений разностных уравнений.
5.2.3. Анализ статических и динамических режимов процесса разделения.
5.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН
5.3.1. Оптимизация пускового режима.
5.3.2. Оптимизация перехода от одного стационарного режима работы каюнны к другому
5.3.3. Стабилизация заданного состава выходных продуктов при возмущении по составу сырья.
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Однако предварительно проведенные исследования различных динамических режимов с помощью математической модели позволяют в большинстве случаев: во-первых, правильно выбрать начальные значения управляющих функций, что немаловажно для эффективности итерационного алгоритма, во-вторых, правильно оценить полученный результат решения и в случае необходимости внести изменения в алгоритм. Пятая глава диссертации посвящена разработке численного метода исследования нестационарного режима для процессов разделения многокомпонентных смесей. Метод включает в себя прямую и обратную прогонку. ЭВМ получать статические и динамические характеристики химико-технологических аппаратов. Разработан численный метод решения краевой задачи для тепломассообменного процесса, использующий метод центральных разностей. Метод применен для решения нестационарной задачи процесса массопередачи в условиях теплового процесса. Разработанная методика решения смешанной задачи для гиперболических систем уравнений в частных производных применима для любого конечного числа уравнений. Предложен численный метод решения краевой задачи для процесса тепломассообмена с рециркуляцией взаимодействующих потоков, использующий метод треугольных сеток. Показана устойчивость разностной схемы для метода треугольных сеток. Решены задачи оптимизации для трех режимов: пусковой режим, переход от одного статического режима к другому, стабилизация состава выходных потоков при возмущении по составу сырья. Проведены расчеты для промышленной колонны К- и найдены наиболее эффективные управляющие параметры для выше перечисленных режимов. Проведены численные исследования нестационарных режимов установки сернокислотного алкилирования изобутана бутиленами. В диссертации осуществляется нумерация формул тремя цифрами: первая из них — номер главы, вторая - номер параграфа, третья — номер формулы, аналогично и ссылка на формулы. Диссертационная работа посвящена решению проблем моделирования нестационарных режимов и управления объектами химической технологии и опирается на методы, которые разработаны в теории моделирования и управления ОРП. Поскольку эти задачи решаются на примере процессов ректификации, то и обзор в основном приведен для соответствующих объектов управления. Основу многих химико-технологических процессов составляют процессы разделения смесей. В [1] приведен краткий обзор современного состояния и перспективы развития процессов разделения. В этой работе отражены основные направления совершенствования данной области техники и отмечается, что процессы разделения должны согласовываться с предшествующими и последующими стадиями технологической линии. Охрана окружающей среды является дополнительным стимулом к разработке процессов разделения различных материалов с целью предупреждения загрязнения воздуха, воды и почвы. В последние годы значительное внимание уделяется повышению их качества. В [0] анализируется состояние процесса ректификации и перспектива ее совершенствования исходя, из того, что ректификация есть и остается доминирующим способом разделения смесей. Основными направлениями развития технологии ректификации являются фундаментальные исследования, включающие компьютерное моделирование и изучение фазового равновесия, усовершенствование конструкции ректификационных колонн, разработки нового оборудования меньших размеров, снижение стоимости ректификационных установок [7]. Важными являются возникающие проблемы организации межмашинного взаимодействия в интегрированных системах управления химикотехнологическими предприятиями, вопросы дистанционной диагностики процессов и использование баз данных для диагностики, математического аппарата для оперативного управления процессами. В [6] приведены описания разработок по совершенствованию систем управления химическими предприятиями в свете новых требований. В докладе по управлению химическими процессами Комитета прикладных работ ИФАК [8] указывается на необходимость тесного сотрудничества со специалистами по ЭВМ и математической статистике, а также разработки теории автоматического управления с учетом последних достижений в области компьютеров.