Файл: Рис. Схема хтс основными частями любой хтс являются элемент и подсистема.pdf

1.1. Химико-технологическая система и этапы её исследования
Процессы химической технологии весьма многообразны. Различают механические, гидромеханические, тепловые, массообменные и химические процессы. Многообразие химико- технологических процессов обуславливает разнообразие конструкций аппаратов, в которых протекают эти процессы. Совокупность взаимосвязанных процессов и аппаратов химической технологии, функционирование которых осуществляется с целью химической переработки природных материалов в продукты потребления и промежуточные продукты образует химико- технологическую систему (ХТС).
Любая ХТС имеет определенную технологическую структуру с заданными параметрами, функционирование которой оценивается с помощью входных и выходных переменных (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Схема ХТС
Основными частями любой ХТС являются элемент и подсистема.
Элементом системы называется самостоятельная, условно неделимая часть системы, обладающая определенным качеством.
При анализе любого химического производства в качестве элемента могут рассматриваться отдельные аппараты: реактор, адсорбер, теплообменник и т.д.
Подсистемой называется самостоятельно функционирующая часть системы, образованная из элементов, имеющих аналогичные свойства.
Понятия “система”, “подсистема” и “элемент” – относительны, т.к. одна система может быть элементом другой системы более крупного масштаба, а отдельный элемент какой-либо системы может быть разделен на составные части.
Связь между элементами системы осуществляется с помощью потоков, характеризующих перенос вещества, теплоты и энергии от элемента к элементу. В каждом элементе ХТС осуществляется качественное и количественное преобразование входящих потоков в результате протекания в них определенного химико-технологического процесса.
Параметры ХТС – это физико-химические величины, характеризующие какое-либо свойство процесса, явления, системы.
Различают конструктивные и технологические параметры ХТС. К конструктивным параметрам ХТС относятся геометрические характеристики элементов системы: диаметр, объем и т.п. Технологические параметры ХТС – это физико-химическое величины, характеризующие технологический процесс.
Входные переменные ХТС – это параметры физико-химического воздействия внешней среды на ХТС.
Выходные переменные ХТС – это параметры выходных технологических потоков из системы.
Разработка, проектирование и управление ХТС базируется на стратегии системного анализа.
Системный анализ ХТС – это метод научного исследования процессов химической технологии путем представления данного процесса как сложной иерархической системы с последующим проведением качественного анализа её структуры, создания на этой основе математической модели и изучения ХТС с помощью разработанной модели с целью нахождения оптимальных параметров и характеристик функционирования системы.
Повышение эффективности функционирования ХТС связано с выполнением операций анализа, синтеза и оптимизации.
Анализ ХТС состоит в изучении свойств и показателей качества функционирования системы в зависимости от конструктивных и технологических параметров, технологических режимов элементов, а также структуры технологических связей между подсистемами и элементами.
Синтез ХТС состоит в изучении системы путем объединения элементов и структуры технологических связей между ними в единое целое с целью создания функционирующей ХТС с требуемыми параметрами.
При синтезе ХТС создаются, рассчитываются и оптимизируются альтернативные варианты ХТС, из которых выбирается наилучший. Синтез тесно связан с поиском оптимальной
ХТС.

Оптимизация ХТС состоит в нахождении наилучшего варианта функционирования системы при заданных условиях и ограничениях.
Стратегия системного исследования ХТС состоит из четырех основных этапов:
1) качественный анализ структуры ХТС;
2) формализация сформулированных качественных представлений об элементах и связях между ними;
3) идентификация параметров математической модели и установление степени соответствия результатов наблюдений, полученных на реальном объекте, с теоретическими следствиями модели;
4) реализация математического описания на ЭВМ в виде комплекса прикладных программ.