16 Химико-технологические системы. Классификация и структура.

химико-технологической системы. Упорядоченная последовательность технологических процессов производства одного или нескольких целевых или промежуточных продуктов и множество аппаратов с системой материальных и энергетических связей между ними, необходимые и достаточные для производства этого продукта образует ХТС.

По режиму функционирования различают ХТС периодического и непрерывного действия, а также смешанного типа. По числу продуктов ХТС делят на однопродуктовые и многопродуктовые, по числу стадий – на одностадийные и многостадийные. По виду технологической структуры и режиму функционирования принято различать совмещенные и гибкие ХТС. Совмещенные ХТС ориентированы на множество обычно последовательно реализуемых различающихся многостадийных процессов. Они характеризуются жесткостью структуры. Если технологические маршруты получения всех продуктов ассортимента полностью совпадают, то ХТС является полностью совмещенной, в противном случае частично совмещенной.

Гибкая ХТС имеет переменную структуру, она ориентирована на множество продуктов.

Целесообразно различать статическую и динамическую структуру ХТС. Различают следующие виды статической структуры.

Современное химическое предприятие состоит из большого числа подсистем. Первую низшую ступень образуют типовые процессы химической технологии и локальные системы управления ими. Основу второй ступени иерархии составляют производственные цеха и системы автоматического управления ими. Третья ступень структуры – это система оперативного управления совокупностью цехов, системы организации производства. Для эффективного решения задач второго и третьего уровня необходима оперативная подготовка математических моделей процессов, протекающих в аппаратах первой ступени. Каждый типовой процесс в общем случае формализуется как физико-химическая система (ФХС).

17 Понятие о физико-химической системе. Математическая модель и модуль фхс.

ФХС – это многофазная многокомпонентная сплошная среда, распределенная в пространстве и переменная во времени, в которой происходит перенос вещества, энергии и импульса при наличии источников или истоков. На вход в ФХС поступают потоки сплошной среды, характеризующихся вектором входной переменной . В пределах ФХС эти переменные испытывают целенаправленные физико-химические превращения в переменные. Можно сказать, что векторпод действием технологического оператораT преобразуется в вектор выходных переменных

. (1)

Оператор T обладает сложной структурой и, как правило, является результатом наложения «элементарных технологических операторов». Реальному отображению сопоставляется его математическая модель

. (2)

Функциональный оператор отображает пространство входных переменныхи пространство переменных состояния самой системыв пространство оценок выходных переменных.

В явной форме оператор представляет собой замкнутую систему дифференциальных, интегральных и интегродифференциальных уравнений и соотношений эмпирического характера, дополненных начальными и граничными условиями. Для реализации различных задач, связанных с анализом и моделированием поведения ФХС необходимо решить систему уравнений и получить явную зависимость между переменнымии.

Формально это решение представляется в виде:

. (3)

Формальное представление ФХС в виде (3), несущее информацию о способе решения уравнения модели (3) называют модулем ФХС.

Практика системных исследований показывает, что для эффективного решения задач высших уровней иерархии химических производств, предпочтительным является именно модульный принцип представления информации, поступающей с нижних уровней иерархии.