Оптимизация и управление технологическим процессом
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?войствами под действием внешних сил (гравитационных, вибрационных, сил от статического или динамического пригруза), эта задача решается с позиции гидродинамики многофазных систем.
На 2-м (нижнем) иерархическом уровне рассматриваются многофазные взаимодействия твердых, жидких и газообразных составляющих бетонной смеси, вносящие определенный вклад в общий процесс уплотнения бетонной смеси; эта задача рассматривается с позиций механики дисперсных систем, в том числе - с позиции физической и коллоидной химии. Управление этими процессами мы осуществляем со стороны более верхних иерархических уровней (например, электромагнитной обработки бетонной смеси, введение в ее состав определенного вида добавок), непосредственное проявление этих управляющих воздействий скажется в межфазных взаимодействиях, а окончательный эффект проявится на верхнем иерархическом уровне.
Например, в виде лучшей уплотняемости бетонной смеси, снижение энергозатрат на процесс.
Теперь вернемся снова к теоретическим положениям системного анализа.
2.3.2 Понятие химико-технической системы - ХТС
Принципы и правила общей теории сложных систем в последние несколько десятилетий получили практическое развитие в химической технологии, которая по своему содержанию наиболее близка к технологии бетона, других строительных материалов. Поэтому примем эти системные разработки за основу. Соответствующая химической технологии система получила аббревиатуру ХТС - химико-технологическая система.
Одним из основополагающих признаков ХТС является принцип нисходящей иерархии анализа и восходящей иерархии синтеза.
При этом принято, что:
Элементы ХТС взаимодействуют между собой и с окружающей средой, т.е. между ними существует материальная, энергетическая и информационная связь;
Совокупность элементов и связей образует структуру ХТС:
Пространственно-временные агрегаты взаимодействующих элементов, обладающих определенной целостностью и целенаправленностью, выделяются в функциональные подсистемы;
Система характеризуется алгоритмом функционирования, направленным на достижение определенной цели;
Формализация системы осуществляется с помощью математической модели, отражающей связи между "входными" управляющими переменными и параметрами состояния (выходными переменными);
ХТС обычно формализуется как детерминировано-стохастическая модель;
С позиции системного анализа решаются задачи моделирования, оптимизации, управления и оптимального проектирования ХТС;
При анализе процессов, происходящих в химических аппаратах обычно выделяют пять уровней:
) атомно-молекулярный;
) уровень, охватывающий масштаб надмолекулярных и глобулярных структур;
) уровень соответствующий масштабу единичных включений дисперсной фазы с учетом химических реакций и явлений межфазного энерго- и массопереноса;
) уровень, охватывающий физико-химические процессы в ансамбле включений;
) уровень, включающий совокупность процессов, определяющих макрогидродинамическую обстановку в масштабе аппарата.
Одним из главных принципов стыковки между собой выделенных уровней является принцип инвариантности, который предполагает, что закономерности протекания процессов на каждом уровне модели не зависит от его масштаба.
Каждый уровень иерархической структуры характеризуется соответствующей формой математического описания. Например, для первого и второго уровней применимы уравнения химической кинетики и термодинамики, для второго - уравнения сегрегации (взаимодействия) катионов; на третьем - уравнения механики мелкомасштабных течений около включений дисперсной фазы; на четвертом - уравнения гидродинамики и др.; на пятом - математические описания поведения всей системы.
Однако, слишком подробные модели делают задачу их идентификации (представления) и реализации практически неразрешимой. Поэтому информацию, поступающую с нижних уровней стремятся максимально "сжать" и представить в достаточно простой и компактно форме. "Сжатие" информации достигается оценкой по порядку малости степени влияния, величин, входящих в описание нижних уровней, привлечением вместо точных соотношений более простых модельных представлений вплоть до функциональных моделей типа "черного ящика". Последнему направлению моделирования технологических процессов в нашей дисциплине будет уделено значительнее внимание.
.3.4 Пример выполнения системного анализа для процессов структурообразования и твердения бетона
Процессы твердения бетона в общей технологии бетонных и железобетонных изделий возможно и целесообразно рассматривать как самостоятельную и сложную систему (в пределах теплового агрегата и отдельного изделия); по аналогии с ХТС назовем ее "системой твердения бетона" - СТБ.
Каждым последователем может быть предложен свой вариант идентификации структуры СТБ. Но в любом случае необходимо прежде всего выполнить тщательный анализ процесса так, чтобы окончательная модель была оптимально информационной, объективной.
Твердение цемента и бетона, как процесс перехода упруго-пластично-вязкой смеси исходных компонентов в камневидное состояние стало предметом изучения нескольких поколений ученых и исследователей; по этому накопился огромный теоретический и экспериментальный материал; в то же время по ряду позиций этого сложного процесса отсутствуют однозначные представления, ?/p>