Лесная промышленность
<<  Экономико-географическая характеристика лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности Способы связи предложений в тексте 9 класс  >>
Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
Лекции_ _32_ час
Лекции_ _32_ час
ЛИТЕРАТУРА основная литература: Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы
ЛИТЕРАТУРА основная литература: Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы
Основоположник Кибернетики как науки - Норберт Винер (1894-1964гг)
Основоположник Кибернетики как науки - Норберт Винер (1894-1964гг)
??????
??????
В четвертом издании "Краткого философского словаря" (1954) в статье
В четвертом издании "Краткого философского словаря" (1954) в статье
Академик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900-1980гг
Академик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900-1980гг
В Институте точной механики и вычислительной техники имени С. А
В Институте точной механики и вычислительной техники имени С. А
Родился 18 июня 1914 года в г. Шяуляй
Родился 18 июня 1914 года в г. Шяуляй
Кибернетика
Кибернетика
Системы и процессы - предмет кибернетики
Системы и процессы - предмет кибернетики
Процессы подразделяются на: Детерминированные Стохастические
Процессы подразделяются на: Детерминированные Стохастические
Стохастическим называется процесс, в котором изменение определяющей
Стохастическим называется процесс, в котором изменение определяющей
Системный анализ – стратегия изучения сложных систем (ХТП и хим
Системный анализ – стратегия изучения сложных систем (ХТП и хим
Так при рассмотрении химического процесса, протекающего в реакторе
Так при рассмотрении химического процесса, протекающего в реакторе
Метод исследования - математическое моделирование
Метод исследования - математическое моделирование
Определения
Определения
Модель – это объект, отличающийся от оригинала всеми признаками, кроме
Модель – это объект, отличающийся от оригинала всеми признаками, кроме
Лабораторный реактор с мешалкой
Лабораторный реактор с мешалкой
Способы моделирования
Способы моделирования
Модели
Модели
Метод физического моделирования
Метод физического моделирования
Физическое моделирование как метод известно с XV века
Физическое моделирование как метод известно с XV века
Мост
Мост
Вертолет
Вертолет
Вечный двигатель
Вечный двигатель
Термоскоп Галилея (1592г)
Термоскоп Галилея (1592г)
Теоретической основой физического моделирования является теория
Теоретической основой физического моделирования является теория
Практически физическое моделирование сводится к последовательному, т.е
Практически физическое моделирование сводится к последовательному, т.е
Если моделируемый процесс сложен и зависит от большого числа
Если моделируемый процесс сложен и зависит от большого числа
Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
Метод математического моделирования
Метод математического моделирования
Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
Входные и выходные параметры могут быть описаны характеристическими
Входные и выходные параметры могут быть описаны характеристическими
Этапы математического моделирования
Этапы математического моделирования
Преимущества метода математического моделирования:
Преимущества метода математического моделирования:
Модели с сосредоточенными параметрами – это модели описывающие процесс
Модели с сосредоточенными параметрами – это модели описывающие процесс
Модели бывают:
Модели бывают:
Соответственно:
Соответственно:
Соответственно существуют два подхода к составлению математических
Соответственно существуют два подхода к составлению математических
Сложный процесс представляется в виде нескольких более простых
Сложный процесс представляется в виде нескольких более простых
Эмпирический подход
Эмпирический подход
(Как правило, это уравнения полиномиального типа)
(Как правило, это уравнения полиномиального типа)
!
!
Основные области применения метода математического моделирования
Основные области применения метода математического моделирования

Презентация на тему: «Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент каф». Автор: 123. Файл: «Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент каф.pptx». Размер zip-архива: 2091 КБ.

Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент каф

содержание презентации «Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент каф.pptx»
СлайдТекст
1 Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент

Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент

каф. ХТТ и ХК Мойзес Ольга Ефимовна

2 Лекции_ _32_ час

Лекции_ _32_ час

екции__________________ _32_ час. Лабораторные занятия_____ _48_ час. АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ _80_ час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА _72_ час. ИТОГО _152 час. ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ _ экзамен (7)_

3 ЛИТЕРАТУРА основная литература: Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы

ЛИТЕРАТУРА основная литература: Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы

компьютерного моделирования химико-технологических процессов: Учебное пособие для вузов.-М.:ИКЦ «Академкнига», 2006.-416 с. Ушева Н.В., Мойзес О.Е., Митянина О.Е., Кузьменко Е.А. Математической моделирование химико-технологических процессов. Учебное пособие.-2014.-135 с. Кравцов А.В., Ушева Н.В., Кузьменко Е.А., Фёдоров А.Ф. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Учебное пособие.Томск., 2009.- 135 с. дополнительная литература Гумеров А.М., Валеев Н.Н., и др. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Учебное пособие (Гриф УМО). М.: Колосс, 2008.-159 с. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М. :Высшая школа,1991.-400с

4 Основоположник Кибернетики как науки - Норберт Винер (1894-1964гг)

Основоположник Кибернетики как науки - Норберт Винер (1894-1964гг)

Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине.

5 ??????

??????

???? (др. Гр.) - Искусство кормчего

Название науки заимствовано из древнегреческого языка

А кибернетикой в Древней Греции называли искусство кораблевождения.

Слово “кибернетика” встречается довольно часто у Платона, он понимал под этим термином не просто искусство управления кораблями, но искусство «управления вообще», например, искусство управления государством.

Собственно, Винер употребляет это слово в латинизированной форме “cybernetics”, т.е. “цибернетика”!

Исследования проводимые этим человеком и его научными товарищами — легли в основу современных it технологий. Ведь они, в том числе, принимали научно-обоснованное решение использовать двоичную систему исчисления при разработке цифровых машин.

По Винеру, кибернетика - это наука об управлении, связях и обработке информации в технике, живых организмах и человеческом обществе. Наука, позволяющая творить искусственный интеллект. Наука, позволяющая управлять искусственным интеллектом.

6 В четвертом издании "Краткого философского словаря" (1954) в статье

В четвертом издании "Краткого философского словаря" (1954) в статье

"Кибернетика" эта наука была определена как "реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и получившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма, превращающегося в идеализм. "

Неимоверными усилиями отечественных ученых кибернетика, а затем и информатика заняли в СССР подобающее место :

Академик А.Н. Колмагоров (1903-1987)

Членкор АН СССР А.А. Ляпунов (1911-1973)

7 Академик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900-1980гг

Академик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900-1980гг

В качестве директора Института точной механики и вычислительной техники имени С. А. Лебедева (г. Москва), Михаил Алексеевич круто изменил тематику института от дифференциальных анализаторов к ЭВМ.

8 В Институте точной механики и вычислительной техники имени С. А

В Институте точной механики и вычислительной техники имени С. А

Лебедева в 1950г. были созданы первые образцы отечественных электронных счётных машин

Малая электронно-счетная машина

9 Родился 18 июня 1914 года в г. Шяуляй

Родился 18 июня 1914 года в г. Шяуляй

В 1938 году окончил Казанский химико-технологический институт им. Кирова. С 1944 работал в Московском химико-технологическом институте им. Менделеева Основатель школы кибернетики в химической технологии в России. Исследования посвящены процессам и аппаратам химической технологии и кибернетике химико-технологических процессов. Развил в 1950-е годы теорию массопередачи, ввел новые критерии подобия . Рассмотрел вопрос о моделировании гидродинамических, тепловых и диффузионных процессов в химических реакторах на основе теории подобия и показал в 1963 году недостаточность этой теории для моделирования химических процессов. Обосновал в 1960—1970 годы системные принципы математического моделирования химических процессов.

Виктор Вячеславович Кафаров

10 Кибернетика

Кибернетика

Стратегия исследо-вания

Метод исследо-вания

Средство исследо-вания

Предмет исследо-вания

Кибернетика – это наука, изучающая системы любой природы, способные воспринимать, хранить и перерабатывать информацию для целей оптимального управления процессом.

Системы и процессы любой природы

Математическое моделирование

Системный анализ

Эвм

11 Системы и процессы - предмет кибернетики

Системы и процессы - предмет кибернетики

Химико-технологическая система (ХТС) – совокупность химико-технологических процессов (ХТП) и средств их реализации, необходимых для достижения цели, поставленной перед ХТС в целом: химический процесс, аппарат, в котором он осуществляется, средства для контроля и управления процессом.

Химическая система состоит из элементов, из отдельных частей, в которых протекают технологические операции, необходимые для достижения цели, поставленной перед ХТС в целом

Технологическая схема процесса риформинга с получением ароматических УВ

12 Процессы подразделяются на: Детерминированные Стохастические

Процессы подразделяются на: Детерминированные Стохастические

Детерминированным называют такой процесс, в котором значение определяющей (выходной) величины изменяется по определенным фундаментальным законам и однозначно определяется значением входного параметра. Детерминированные процессы описываются фундаментальными законами физики, химии и т.д.

13 Стохастическим называется процесс, в котором изменение определяющей

Стохастическим называется процесс, в котором изменение определяющей

(выходной) величины происходит случайным образом и не находится в однозначном соответствии с входной.

14 Системный анализ – стратегия изучения сложных систем (ХТП и хим

Системный анализ – стратегия изучения сложных систем (ХТП и хим

производств)

Основной принцип - декомпозиция (разделение на отдельные части) сложной системы на более простые подсистемы (принцип иерархии системы).

Применение стратегии системного анализа для расчета сложных процессов позволяет использовать блочный принцип.

15 Так при рассмотрении химического процесса, протекающего в реакторе

Так при рассмотрении химического процесса, протекающего в реакторе

можно выделить следующие блоки: гидродинамика процесса; химическая кинетика; перенос тепла и массы; составляют материальный и тепловой балансы.

16 Метод исследования - математическое моделирование

Метод исследования - математическое моделирование

17 Определения

Определения

Моделирование – это исследование процесса на моделях с целью предсказания результатов их протекания в аппаратах заданной конструкции любых размеров. Модель – это некоторый объект, отличающийся от оригинала всеми признаками, кроме тех, которые необходимо изучить.

18 Модель – это объект, отличающийся от оригинала всеми признаками, кроме

Модель – это объект, отличающийся от оригинала всеми признаками, кроме

тех, которые нужно изучить

Оригинал – интересующий нас объект

Основные понятия метода моделирования

19 Лабораторный реактор с мешалкой

Лабораторный реактор с мешалкой

20 Способы моделирования

Способы моделирования

Существует два основных метода моделирования. метод физического моделирования метод математического моделирования Физическое моделирование – метод исследования на физических моделях. Математическое моделирование – метод исследования на математических моделях.

21 Модели

Модели

Математические

Физические

Моделирование

Физическое

Математическое

22 Метод физического моделирования

Метод физического моделирования

23 Физическое моделирование как метод известно с XV века

Физическое моделирование как метод известно с XV века

Леонардо да Винчи (1452-1519)

Бронированный фургон.

Автоматическая зажигательная система с запалом

24 Мост

Мост

Национальный музей науки и техники «Леонардо да Винчи» (Museo Nazionale della Scienza e della Tecnologia «Leonardo da Vinci»), Милан, Италия.

25 Вертолет

Вертолет

Данный рисунок - изображение "предка" современного вертолета. Радиус винта - 4,8 м. Он имел металлическую окантовку и полотняное покрытие. Винт приводился в движение людьми, которые шли вокруг оси и толкали рычаги.

Существовал и еще один способ запуска винта - требовалось быстро раскрутить трос под осью. "Я думаю, что если этот винтовой механизм добротно сделан, т. е. сделан из накрахмаленного полотна (во избежание разрывов) и быстро раскручен, то он найдет себе поддержку в воздухе и взлетит высоко вверх".

26 Вечный двигатель

Вечный двигатель

Это доказательство Леонардо продемонстрировал с помощью рисунков и комментариев. Инструмент, изображенный здесь, выполнен из палок, на концах которых подвешены грузы: "независимо от того, какой груз приложен к колесу (вес груза должен вызывать его движение), несомненно, центр такого груза остановится в центре собственного полюса; и не существует такого инструмента, который мог бы изобрести гений человека, который, будучи повернут вокруг своей оси, смог бы избежать подобного эффекта".

27 Термоскоп Галилея (1592г)

Термоскоп Галилея (1592г)

Поплавки по-разному наполнены жидкостью : самая маленькая плотность у верхнего, самая большая – у нижнего, но у всех близка к плотности воды. При понижении температуры в помещении плотность жидкости в цилиндре увеличивается и шарики поднимаются вверх один за другим, при повышении - опускаются. Такой эффект достигается за счет очень высокой точности изготовления термометров. Все шарики калибруются по температуре всплытия в интервале 0,4 °С. Диапазон температур, измеряемых термометром, находится в районе комнатной температуры: 16-28°, шаг: 1 °С. Текущее значение температуры определяется по нижнему из всплывших шариков.

В современности чаще используется в качестве эффектного предмета интерьера.

28 Теоретической основой физического моделирования является теория

Теоретической основой физического моделирования является теория

подобия, обеспечивающая условия переноса результатов эксперимента с модели на оригинал.

X0- параметр оригинала

Xм- параметр модели

Основное условие теории подобия:

X0=С?Xм

Основой теории подобия являются теоремы: Ньютона – Бертрана; Бекингема – Федермана; Кирпичева – Гухмана.

Аналогичные параметры

(1)

Если такая зависимость существует между всеми соответствующими величинами модели и оригинала, то подобие будет полным.

Подобие может быть неполным, частичным или приближенным.

29 Практически физическое моделирование сводится к последовательному, т.е

Практически физическое моделирование сводится к последовательному, т.е

в несколько этапов, воспроизведению исследуемой системы в большем масштабе, вплоть до промышленных:

Метод физического моделирования применяют в гидродинамике и аэродинамике, для тепловых процессов, в приборостроении, судостроении, в авиационной технике, иногда для массообменных процессов.

Лабораторная установка

30 Если моделируемый процесс сложен и зависит от большого числа

Если моделируемый процесс сложен и зависит от большого числа

параметров, то в его описание войдет целый ряд критериев подобия. Равенство некоторых из них будет недостижимо из-за невозможности их одновременной реализации. Таким образом, полное подобие исследуемых процессов не удается обеспечить, если число определяющих критериев больше 2-х или 3-х. Для химико-технологических процессов метод физического моделирования практически не применяется

31 Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
32 Метод математического моделирования

Метод математического моделирования

Это исследование процессов (объектов) при помощи математических моделей.

33 Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент
34 Входные и выходные параметры могут быть описаны характеристическими

Входные и выходные параметры могут быть описаны характеристическими

уравнениями связи

Квалифицированный анализ химико-технологического процесса сводится к формированию и исследованию уравнения связи

Метод математического моделирования - это исследование процессов на математических моделях.

X

U

Z

Объект

Y

35 Этапы математического моделирования

Этапы математического моделирования

Идентификация (формализация) объекта (разработка математического описания).

2. Выбор численного метода для решения математической модели.

3. Формирование алгоритма расчета.

4. Формирование программы вычислений и выполнение расчетов на ЭВМ.

5. Проверка адекватности математической модели на основании экспериментальных данных и адаптация модели к реальным условиям.

6. Интерпретация результатов расчетов и выдача рекомендаций по практической реализации исследуемого процесса.

36 Преимущества метода математического моделирования:

Преимущества метода математического моделирования:

Недостатки метода математического моделирования:

37 Модели с сосредоточенными параметрами – это модели описывающие процесс

Модели с сосредоточенными параметрами – это модели описывающие процесс

основные переменные которого изменяются во времени, и не изменяются в пространстве: Y = Модели с распределенными параметрами – это модели описывающие процесс, основные переменные которого изменяются как во времени, так и в пространстве (уравнения в частных производных) Y = f( x1,x2 ). К примеру: x1 – время, x2 – высота аппарата.

f( x1)

Основные определения в математическом моделировании

38 Модели бывают:

Модели бывают:

Статические

Динамические

Описывают процессы, параметры которых изменяются во времени

(Не учитывают изменения параметров во времени) описывают стационарные режимы

Основные определения математического моделирования:

39 Соответственно:

Соответственно:

Могут иметь стохастическую природу (вероятностную)

Могут иметь детерминированную природу

Детерминированные (аналитические), построенные на основе системного подхода с учетом физико-химической сущности процессов

Статистические (эмпирические) модели, устанавливающие соотношения между входными и выходными параметрами процессов.

40 Соответственно существуют два подхода к составлению математических

Соответственно существуют два подхода к составлению математических

моделей: Системный Эмпирический

41 Сложный процесс представляется в виде нескольких более простых

Сложный процесс представляется в виде нескольких более простых

(элементарных) составляющих:

Модели разработанные на основе данного подхода обладают высокой точностью и прогнозирующей способностью.

Системный подход

(В большинстве случаев модели представляют собой системы дифференциальных уравнений)

42 Эмпирический подход

Эмпирический подход

Основан на принципе «черного ящика» и применяется в том случае, если отсутствуют теоретические сведения о моделируемом объекте или очень сложны механизм и теоретические основы исследуемого процесса. Математическая модель в этом случае представляет собой систему эмпирических зависимостей, полученных в результате статистического обследования действующего объекта. Такие модели называются статистическими. Модели записываются в виде уравнений регрессии, которые устанавливают взаимосвязь между входными и выходными параметрами объекта:

43 (Как правило, это уравнения полиномиального типа)

(Как правило, это уравнения полиномиального типа)

К примеру, для зависимости теплоемкости от температуры:

44 !

!

Основным недостатком эмпирического подхода является отсутствие прогнозирующей способности.

Результаты математического моделирования справедливы только в исследуемом интервале варьирования параметров.

45 Основные области применения метода математического моделирования

Основные области применения метода математического моделирования

«Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент каф»
http://900igr.net/prezentacija/ekonomika/matematicheskoe-modelirovanie-khimiko-tekhnologicheskikh-protsessov-dotsent-kaf-137412.html
cсылка на страницу
Урок

Экономика

125 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по экономике > Лесная промышленность > Математическое моделирование химико-технологических процессов Доцент каф