3. Химико – технологический процесс как объект математического моделирования

Объектом химической технологии условимся называть типовой химико-технологический процесс, идущий в аппаратуре определенного конструктивного оформления (простой объект: теплообменник, реактор и т. д.), или технологическую цепочку, охватывающую несколько процессов и аппаратов (сложный объект). Объекты химической технологии обычно находятся под влиянием различных факторов. При этом воздействие, поступающее на вход объекта, называют вектором входных переменных Х, а реакцию на выходе объекта – вектором выходных переменных. Между входом и выходом существует взаимосвязь, которая характеризует протекающий в объекте процесс. Объект обычно подвергается возмущениям Z. Для их компенсации используют управляющее воздействие u.

При изучении объекта ищутся связи между параметрами в виде следующих соотношений:

, i = 1,2…,m

- входные параметры – параметры, значения которых могут быть изменены, но возможность воздействия на них отсутствует. Например, состав исходного сырья (природный газ) и др.

- управляющие параметры – параметры, на которые можно оказывать прямое воздействие в соответствии с некоторыми требованиями, что позволяет управлять процессом. Например, расход сырья и др.

- возмущающие параметры – параметры, значения которых случайным образом изменяются с течением времени и которые недоступны для измерения. Например, активность катализатора.

- выходные параметры – параметры, величины которых определяются режимом процесса и которые характеризуют состояние процесса, возникающее в результате суммарного воздействия входных, управляющих и возмущающих параметров.

По степени влияния случайных возмущающих воздействий в объектах принято различать:

1. Детерминированные процессы, в которых определяющие величины изменяются непрерывно по вполне определенным закономерностям. При этом предполагается, что значения выходных величин, характеризующих процесс, однозначно определяются заданием входных и управляющих воздействий. Например, процесс в проточном реакторе с мешалкой.

2. Стохастические процессы, в которых изменение определяющих величин происходит случайным образом. При этом значение выходных величин находятся в вероятностном соответствии с входными и не определяются ими однозначно. Например, контактно- каталитический процесс, в котором выход продукта изменяется в зависимости от активности катализатора, степени перемешивания исходной смеси.

Объекты химической технологии могут быть описаны статическими и динамическими моделями.

Статические модели описывают стационарные, т. е. не изменяющиеся во времени, процессы. Динамические модели описывают переходные процессы, т. е. нестационарные, изменяющие во времени состояния.