Динамика химико-технологических систем : Разработка компьютерных тренажеров

• Автор: Хоменко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ В ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

1.1. Исследование динамических характеристик тепломассообменных процессов.

1.2. Методы решения систем уравнений динамики

1.3. Методы расчета статики и динамики ХТС.

1.4. Методы расчета физикохимических и термодинамических свойств индивидуальных компонентов

1.5. Управление тепломассообменными процессами

1.6. Выбор контрольных тарелок ректификационных и абсорбционных колонн

1.7. Расчет настроек ПИДрегуляторов.

1.8. Обзор моделирующих программ и компьютерных тренажеров ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ХТС.
2.1. Математическое моделирование динамики ХТС.
2.2. Расчет динамики ХТС методом сквозной синхронизации
2.3. Программная реализация математической модели динамики ХТС
2.3.1. Формирование иерархической структуры данных программы, моделирующей ХТС
2.3.2. Оптимизация размещения структуры данных моделируемой ХТС в оперативной памяти компьютера.
2.3.3. Выбор типа переменных
2.3.4. Оптимизация показателей работы программы.
ГЛАВА 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ХТС.
3.1. Математическая модель узла деметанизации.
3.2. Математическая модель газофракционирующей установки ГФУ0
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ДИНАМИКИ ХТС.
4.1. Автоматизация расчета настроек ПИДрегулятора
4.2. Усовершенствования системы управления узла деэтанизации ГФУ0.
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


В результате теоретического исследования динамических свойств установок разделения [4, 7] получены общие блок-схемы алгоритмов расчета тепло-массообменных аппаратов, дающие представления о характере распространения сигналов и служащие основой при их моделировании. На этом этапе наибольшее внимание уделялось исследованию динамических свойств аппаратов, разделяющих бинарные смеси. Аналитическое исследование процессов разделения многокомпонентных смесей сопряжено с большими трудностями, обусловленными значительным увеличением размерности моделирующей системы уравнений []. Появление первых достаточно мощных отечественных ЭВМ открыло широкие возможности для построения более строгих математических моделей, благодаря чему, большое развитие получили численные методы решения систем уравнений. На этом этапе стали интенсивно развиваться исследования статики тепло-массообменных процессов [-], многие аспекты которых используются непосредственно при моделировании динамики этих процессов. Наряду с исследованиями статики появились работы по изучению динамики процессов разделения [-, -]. Существующие математические модели динамики тепло-массообменных процессов, классифицируются, в основном, на дифференциальные, упрощенные, вероятностностатистические и сетевые. Первые два класса моделей являются детерминированными и представляют наибольший интерес. Одной из главных особенностей детерминированных динамических моделей в отличие от статических является необходимость учета геометрических характеристик машин и аппаратов, определяющих гидродинамику взаимодействия фаз и динамику тепло-массообменных процессов в целом. В зависимости от характера пространственной распределенности параметров тепло-массообменного процесса, математические модели дифференцируют на модели с непрерывно-распределенными параметрами и модели с сосредоточенными параметрами. Принципиальным различием этих моделей является наличие частных производных по пространственной координате для моделей с непрерывно-распределенными параметрами. Размерность таких моделей пропорциональна количеству элементарных массообменных сечений, по которым проводится интегрирование. Очевидно, качество результатов моделирования в этом случае тем выше, чем больше количество этих сечений, а, следовательно, и размерность системы уравнений. В динамических моделях с сосредоточенными параметрами присутствуют только производные по времени. Вместе с тем использование моделей с сосредоточенными параметрами для описания процессов, протекающих в аппаратах с непрерывно-распределенными параметрами вполне допустимо и обоснованно []. Использование же моделей с непрерывно-распределенными параметрами для ступенчатых аппаратов [] также приемлемо, но только при большом числе ступеней взаимодействия. Математическая модель, используемая для анализа статических и динамических характеристик тепло-массообменного аппарата с большим числом ступеней взаимодействия, может быть получена также на основе передаточных функций []. В этом случае аппарат разбивается на участки таким образом, чтобы на каждом участке кривую равновесия у*(х) можно было аппроксимировать прямой у*=тгх+т2, где Ш| и т2 - постоянные коэффициенты. При этом значение коэффициента массопередачи Км в статических режимах, т. Для определения числа прямолинейных участков разбиения используется прием: “если при увеличении числа участков частотная характеристика меняется незначительно, можно считать, что число участков выбрано правильно”. Для каждого участка записывается система уравнений, описывающих динамические свойства тепло-массообменного аппарата по паровой и жидкой фазам как объекта с непрерывно-распределенными параметрами, которая преобразуется по Лапласу по параметру времени в систему дифференциальных уравнений первого порядка. В структуру этих уравнений входят передаточные функции по основным каналам возмущений и регулирующих воздействий. Объединив передаточные функции отдельных участков тепло-массообменного аппарата, а также вспомогательного оборудования (кипятильника, дефлегматора и др.