Mavzu: Texnologik jarayonlarni kompyuterli modellashtirishning asosiy tushunchalari

Kompterli modellashtirish masalasini yechish uchun tizimli tahlildan foydalanimiz bunda texnologik jarayon (kimyoviy texnologik jarayon) mos holda, quyidagi asosiy o’zgaruvchilarni xarakterlovchi biron bir funksianal tizim deb qaraladi.


- jarayon holatiga tasir etuvchi kirish o’zgaruvchialari vektori.
- jarayon holatini xarakterlovchi va kirish o’zgaruvchilariga bog’liq chiqish o’zgaruvchilari vektori.
Ixtiyoriy sistema bir-biri bilan o’zaro bog’liq hamda tashqi muhit bilan tasirlashuvchi alohida qismlardan iborat deb qaraladi va umumiy bitta maqsad asosida birlashadi.
Obyekt fizik-kimyoviy jarayonlar sodir bo’ladigan qurilma yoki qurilma seksiyasidan tashkil etadi va fizik-kimyoviy sistema deyiladi.
Bir-biri bilan o’zaro bog’liq qurilmalar (obyektlar) majmuasi deyiladi. Xususiy holda ma’lum yaxlit maxsulot ishlab chiqarish uchun.

KTS


KTS – kimyoviy texnologik sistema.
FKS – fizik kimyoviy sistema.
FKS1 – issiqliq almashinish qurilmasi(teplobmennik).
FKS2 – rektifikatsion kolonna.
FKS3 – separator.
FKS4 – tindirgich.
FKS5 – ajratkich.
Kiyovit texnologik jarayonlarni fizik-kimyoviy modellar yordamida matematik ifodalsh.
Kiyovit texnologik jarayonlar asosan gidrodinamik aralashuv qonuniyatlariga bo’ysunuvchi turli fazalardagi (gaz, suyuq, qattiq) oqimlarga kechadi.
Shuning uchun kimyoviy texnologik jarayonlarning matematik ifodasi modda oqimi (massa), isiqlik (entalpiya) va impuls (harakat miqdori) uchun balans tenglamalari asosida tuziladi.
Oqimlarning girodinamik modelini turlicha murakkablikda qurish mumkin. Buning uchun fizik-kimyiviy modelni qurishda oqimlarning harakatining kombinatsiyalangan modellaridan foydalaniladi. Qurilmalarning gidrodinamik modelllarini qurishda xususiy holdagi idial aralashuv, idial o’rin almashinuv va bir parametrli diffuzion modellar kombinatsiyalaridan foydalaniladi.
Bu modellarning o’ziga xos ahamiyati ularning eng kam paramertdaligidir.

• 
  idial aralshuv modeli – hajm;
  
• 
  idial o’rin almashuv modeli – hajm va uzunli;
  
• 
  bir paramertli difuzion madel – hajm, uzunlik va bo’ylama harakatlanish koefisenti.
  

Kimyoviy texnologiyaning jarayonlari odatda bir nechta moddalar oqimi (suyuq, gaz, qattiq zarachalar) harakatlanishi bilan birgalikda kechadi. Oqimlar bir fazali ya’ni texnologik jarayonlarni qurilmalarida faqat bir xil fazadagi oqimlar hamda ko’p fazali (xususiy holda ikki fazali) ya’ni jarayon bir necha fazali oqimlardan iborat bo’ladi. Masalan: gaz-suyuq, suyuq-qattiq, gaz-qattiq va h. Bulardan kelib chiqqan hoda kimyoviy texnologik jarayonlarning matematik ifodasi oqimlar harakatining balans tenglamalari asosida tuziladi.
Real oqimlarning gidrodinamik tenglamalari odatda murakkab va umumiy holda ifodalab bo’lmaydi. Shuning uchun amalda girodinamik idial aralashuv, idial o’rin almashuv va bir parametrli diffuzion modellar alohida fazalardagi oqimlar sutrukturasi haqida taxminiy tasavvur qilinib matematik ifoda tuziladi.
Oqimlar ma’lum sohasining taxminiy modelini qurish uchun quyidagi rasmga mos ravishda gidrodinamik balans tenglama tuziladi.

= - +

Massa oqimi deganda qaralayorgan sistemada vaqt birligi ichida o’tuvchi ko’p komponentli aralashmaning umumiy miqdori kg/soat yoki kg/sek. Modda oqimi bu massa oqimining xususiy ko’rinishi. Bu termin massadagi faqat tanlangan i-komponent massasiga ta’luqli. i- komponent mol/soat yoki i- komponent mol/sek.
Issiqlik yoki entalpiya oqimi muhandislik hisob-kitoblarida sistemaning energitik xususiyatini ko’rsatadi ( kkal/ soat yoki kkal/sek).
Harakat miqdori oqimi bu vaqt birligida sistemaga berilayotgan impuls(harakat miqdori) kgm/ yoki kgm/ .
Shuni takidlash kerakki kimyoviy texnologik jarayon matematik ifodasini qurishda impuls balans tenglamasi juda kam qo’llaniladi shu sababli impuls balans tenglamalarini keyinchalik ko’rib chiqamiz.

Idial aralashuv modeli bilan ifodalanuvchi obyektlar mujassamlashgan parametrli obyektlarga kiradi. Uni ifodalovchi barcha paramertlar idial aralashuv hajmning hamma nuqtalarida bir xil bo’ladi. Modelning sxematik tasviri quyidagicha.

⁽⁰⁾ , T⁽⁰⁾

, T

Idial aralashuv gidrodinamik modelning matimatik ifodasi.
Gidrodinamik model balans tenglamalari:
Idial aralashuv modeli:
= bu yerda i=1,2,3,…,n;
Idial aralashuv modeli bilan ifodalanuvchi obyektlar bir parametrli obyektlarga kiradi. Ularga jarayonning barcha parametrlari idial aralashuv hajmning barcha nuqtalariga bir xil bo’ladi.