Исследование тепло - массообмена при переработке газового конденсата и разработка энергосберегающей технологии

• Автор: Волков, Михаил Вадимович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 210 с.

Введение

ГЛАВА 1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1.1. Термодинамические модели

1.2. Основные понятия и цели математического моделирования

1.2.1. Цели создания математических моделей.

1.2.2.Классификация моделей.

1.3.Небольшая историческая справка

1.4. Сведения о сайтах, предоставляющих информацию о термодинамических данных и программах расчета свойств.
1.5. Компании, занимающиеся термодинамическим моделированием и их программные продукты

1.6.Термодинамичсские и термохимические свойства индивидуальных веществ.

1.7.Термодинамическое моделирование реальных газовых сред.

1.8. Моделирующие системы для теплотехнических и технологических процессов.
1.8.1. Термодинамические данные по чистым компонентам.
1.8.2. Средства представления и анализа свойств веществ.
1.8.3. Методы расчета термодинамических свойств.
1.8.4. Средства моделирования процессов.
1.8.5. Построение технологических схем из отдельных элементов.
1.8.6. Расчет технологических схем
1.8.7. Динамическое моделирование
1.8.8. Конструкция аппаратов
Выводы.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕКТА МОДЕЛИРОВАНИЯ И СОЗДАНИЯ ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ.
2.1. Программные средства и пакеты для математического
моделирования
2.2. Типовые модели и компоненты универсальных пакетов.
2.3. Системы моделирования.
2.4. Основы искусственного интеллекта и создания экспертных систем.
2.5. Некоторые вопросы энерготехнологии
2.5.1. Вопросы ректификации, связанные с законами термодинамики
2.6. О ректификации углеводородных смесей
Выводы.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВОГО
КОНДЕНСАТА
3.1. Разработка технологоэкономикоматематической модели
энергосберегающей схемы тепло массообменного процесса переработки
газового конденсата.
3.2. Разработка общих принципов создания экспертной системы и се
использования.
3.2.1. Анализ предметной области
3.2.2. Выбор способа представления знаний.
ГЛАВА 4. РАСЧЕТ И ОБОСНОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СХЕМЫ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО КОМПЛЕКСА С ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМОЙ.
4.1. Описание схемы реконструкции колонного блока установки этилбензола для переработки газового конденсата.
4.2. Расчет технологической схемы модифицированного процесса
переработки газового конденсата на реконструированной установке
Заключение
Литература


В знаменитой работе Гиббса были заложены теоретические основы термодинамического анализа сложных химически реагирующих систем. В другой замечательной книге был впервые переброшен мост от теории к практике. Однако только с появлением компьютерных технологий стало возможным создание эффективных средств термодинамического моделирования. Указанный алгоритм был основан на использовании констант равновесия. Позднее был предложен другой алгоритм, основанный на минимизации энергии Гиббса . Первая программа, предназначенная для проведения массовых расчетов равновесного состава и снабженная базой данных по термодинамическим свойствам индивидуальных веществ, была создана i, . Позже аналогичная программа была создана и в России 4, однако в ней рассматривались лишь свойства продуктов сгорания, что ограничивало возможности е применения. На определенном этапе интенсивное развитие методов термодинамического моделирования было обусловлено необходимостью создания ракетных двигателей. Создание современных ракет было бы невозможным без теоретических исследований процессов в камерах сгорания ЖРД и РДТТ, а также процессов расширения продуктов сгорания, в которых возможно протекание сотен химических реакций. Следующий этап развития методов термодинамического моделирования связан с металлургией. Традиционный физикохимический анализ металлургических процессов основан на использовании ведущих преобладающих реакций. Однако такой подход очень ненадежен и зачастую приводит к ошибкам, поскольку при изменении внешних параметров температуры, давления, исходного состава список ведущих реакций может меняться. Поэтому использование методов термодинамического моделирования оказалось исключительно плодотворным для исследования металлургических процессов ,. В книге приводится исходный текст известной программы ЛСТРА, предназначенной для расчета равновесного состава и свойств многокомпонентных гетерогенных систем, автором которой является профессор МГТУ им Н. Э. Баумана д. Трусов Б. К настоящему времени создано уже несколько сотен алгоритмов и программ, предназначенных для расчета равновесного состава химически реагирующих систем. Последняя книга также содержит исходные тексты программ на РОЯТЯАЫе и ВАСе, при помощи которых можно рассчитать равновесный состав в сложной системе. Можно указать несколько причин существования такого большого числа алгоритмов и программ расчета равновесного состава. Вопервых, задача расчета равновесного состава это интересная и сложная задача на отыскание координат условного экстремума, которую можно свести к решению системы нелинейных уравнений и неравенств. Вовторых, исследователи имеют дело с огромным числом различных термодинамических систем, которые имеют свои конкретные особенности, поэтому существует большое число термодинамических моделей, причем параметры большинства из них известны лишь для небольшого числа веществ. Для определения параметров моделей необходимо располагать экспериментальными данными и достаточными теоретическими основаниями, а это не простая задача. Ситуация усложняется тем обстоятельством, что связь между параметрами модели и равновесным составом является нелинейной. Фазовый состав системы заранее неизвестен и должен быть установлен в процессе вычислений, поэтому целевая функция не является непрерывной и может иметь разрывы в точках фазовых переходов. Это также усложняет решение задачи. Кроме того, зачастую значение целевой функции очень слабо меняется в окрестности решения, поэтому иногда в процессе решения можно получить неверный фазовый и химический состав системы. Говоря о сложности задачи, следует принять во внимание чрезвычайно широкий диапазон изменения равновесных концентраций веществ десятки порядков, а также ограниченные возможности компьютерной арифметики вычисления производятся с конечным число значащих цифр. В силу указанных обстоятельств, пока невозможно создать универсальный алгоритм, при помощи которого можно было бы вычислять равновесный состав любых сложных систем с использованием разных моделей. Вопросы существования и единственности решения задачи расчета равновесного состава рассмотрены в литературе, см.