г. Москва, 125047, Миусская пл.9

(499) 978-84-11, (499) 973-12-85

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Международный институт логистики ресурсосбережения и технологической инноватики

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Главная

История кафедры

Преподаватели

Учебные курсы

Общие потоки

Информатика

Вычислительная математика

Компьютерное моделирование химических процессов

Программа курса

Лекции

Практические занятия

Письменный коллоквиум

Литература

Контрольные вопросы

Специальность САПР

Коммерческие курсы

Научные исследования

Контакты

Фотографии

План лекционного курса

"КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ"

Тема 01: Принципы компьютерного моделирования химических процессов и их применение в автоматизированных системах.

§1. Математическое моделирование.

1.1. Принципы системного анализа технологических процессов

1.2. Уровни иерархии химических производств

1.3. Типы моделей ХТП (ФХС)

1.4. Этапы построения блочно-структурных физико-химических моделей

1.5. Типы систем уравнений математического описания (МО)

1.6. Алгоритм решения системы уравнений МО или моделирующий алгоритм (МА)

1.7. Математическая модель

1.8. Адекватность математической модели

1.9. Идентификация математической модели

1.10. Процедура исследования адекватной математической модели

1.11. Оптимизация процесса с использованием компьютерной модели

1.12. Формулировка задачи нелинейного программирования (НЛП)

1.13. Компьютерное моделирование ХТП

§2. Технологическое проектирование.

2.1. Основные задачи

2.2. Проектирование

2.3. Анализ ХТС

2.4. Оптимизация ХТС

2.5. Синтез ХТС

2.6. Общеинженерное проектирование

§3. Системы автоматизированного проектирования, управления и научных исследований

3.1. САПР

3.2. АСУ

3.3. АСУТП

3.4. АСНИ

Тема 02. Блочный принцип построения математического описания блочно-структурных физико-химических моделей

§1. Общие принципы построения структурной модели

§2. Анализ системы уравнений математического описания

Основные соотношения для математического описания процессов химической технологии

§3. Математическое описание зоны идеального перемешивания (объекта с сосредоточенными параметрами).

3.1. Описание динамической модели

3.2. Описание статической модели

§4. Математическое описание зоны идеального вытеснения (объекта с распределёнными параметрами).

4.1. Описание динамической модели

4.2. Описание статической модели

Тема 03. Построение компьютерных моделей теплообменников

§1. Построение модели теплообменника типа смешение-смешение.

1.1. Основные допущения

1.2. Уравнения математического описания

1.3. Информационная матрица

1.4. Блок-схема алгоритма

§2. Построение модели змеевикового теплообменника

2.1. Основные допущения

2.2. Система уравнений математического описания

2.3. Информационная матрица

2.4. Блок-схема алгоритма

§3. Построение модели прямоточного теплообменника труба в трубе.

Решение задачи Коши.

3.1. Система уравнений математического описания

3.2. Информационная матрица

3.3. Блок-схема алгоритма

§4. Построение модели противоточного теплообменника труба в трубе.

Решение краевой задачи.

4.1. Система уравнений математического описания

4.2. Информационная матрица

4.3. Блок-схема алгоритма

Тема 04: Построение компьютерных моделей гомогенных химических реакторов с мешалкой.

§1. Принципы построения компьютерных моделей гомогенных химических реакторов с мешалкой.

1.1. Микрокинетика сложной химической реакции

1.2. Выбор ключевых компонентов химической реакции

§2. Реактор с мешалкой в стационарном состоянии

2.1. Основные допущения

2.2. Уравнения балансов для основного и вспомогательного (теплового) потоков

2.3. Система уравнений математического описания

2.4. Информационная матрица

2.5. Блок – схема алгоритма

§3. Реактор с мешалкой – динамическая модель

3.1. Система уравнений математического описания

3.2. Непрерывные и периодические процессы

3.3. Информационная матрица

3.4. Блок-схема алгоритма расчёта

Тема 05: Построение компьютерных моделей трубчатых реакторов.

§1. Стационарный режим политропического реактора.

1.1. Основные допущения

1.2. Микрокинетика процесса

1.3. Математическое описание процесса (прямоток)

1.4. Информационная матрица (прямоток)

1.5. Блок-схема алгоритма расчёта (прямоток)

1.6. Математическое описание процесса (противоток)

1.7. Информационная матрица (противоток)

1.8. Блок-схема алгоритма расчёта (противоток)

§2. Построение компьютерной модели трубчатого реактора в нестационарном режиме

2.1. Основные допущения

2.2. Уравнение математического описания

Тема 06. Компьютерное моделирование процесса непрерывной многокомпонентной ректификации в тарельчатой колонне.

Введение

1. Основные допущения

2. Особенности модели

Этапы построения модели колонны непрерывной ректификации

§ 1. Фазовое равновесие жидкость-пар

1.1. Математическое описание процесса для многокомпонентной системы

1.2. Информационная матрица системы уравнений математического описания

1.3. Блок-схема алгоритма расчёта

§ 2. Многокомпонентная массопередача на тарелке с учётом гидродинамики движущихся потоков

2.1. Основные допущения

2.2. Математическое описание процесса массопередачи на тарелке

§ 3. Компьютерная модель стационарного режима процесса непрерывной многокомпонентной ректификации в тарельчатой колонне

3.1. Математическое описание процесса

3.2. Информационная матрица

3.3. Блок – схема алгоритма расчёта стационарного режима тарельчатой ректификационной колонны BP (bubble point) методом

3.4. Информационная матрица системы уравнений

§4. Определение составов дистиллята и кубового продукта для простой ректификационной колонны с одним конденсатором (дефлегматором) и кипятильником

Тема 07. Построение эмпирических статистических моделей ХТП

§1. Постановка задачи

§2. Построение эмпирических моделей по данным пассивного эксперимента

2.1. Определение вида приближённого уравнения регрессии

2.2. Определение коэффициентов регрессии – параметров эмпирических моделей (выполнение первого этапа регрессионного анализа)

§3. Регрессионный и корреляционный анализ

3.1 Этапы регрессионного анализа

3.2 Определение числовых характеристик случайных величин измерений выходной переменной

3.3. Определение оценок дисперсий коэффициентов регрессии

3.4. Определение оценок дисперсии 

3.4.1.Определение оценок дисперсий в экспериментах с изменением независимых переменных с различным числом параллельных опытов в каждой точке

3.4.2.Определение оценок дисперсий с одинаковым числом параллельных опытов в каждой точке k с изменением независимых переменных

3.4.3. Определение оценок дисперсий, когда параллельные опыты проведены в любой отдельно взятой точке

3.5. Определение значимости коэффициентов регрессии. (Выполнение второго этапа регрессионного анализа)

3.5.1. Процедура исключения незначимых коэффициентов регрессии

3.6. Проверка адекватности уравнения регрессии - математической модели. (Выполнение третьего этапа регрессионного анализа)

3.6.1. Оценка адекватности уравнения регрессии

3.6.2. Качественное и количественное соответствие свойств ММ и объекта моделирования

3.6.3. Оценка совместной доверительной области коэффициентов регрессии

§4. Построение эмпирических моделей по данным активного эксперимента

4.1. ПФЭ и обработка его результатов

4.2. Определение кодированных коэффициентов регрессии (ПФЭ)

4.3. Определение значимости кодированных коэффициентов регрессии (ПФЭ)

4.4. Проверка адекватности уравнения регрессии (ПФЭ)

4.5. ОЦКП и обработка его результатов

4.6. Определение величины «звёздного плеча»   α   и  S  из условия ортогональности матрицы планирования

4.7. Определение кодированных коэффициентов регрессии (ОЦКП)

4.8. Определение диагональных элементов информационной и корреляционной матриц

4.9. Определение значимости кодированных коэффициентов регрессии (ОЦКП)

4.10. Проверка адекватности уравнения регрессии (ОЦКП)

4.11. Определение экстремума функции отклика

Тема 08. Идентификация ХТП

§1. Постановка задачи идентификации

§2. Процедура идентификации

§3. Общая стратегия решения задачи идентификации

Тема 09. Оптимизация ХТП

§1. Постановка задачи оптимизации

§2. Характеристика оптимизирующих переменных

§3. Численные методы оптимизации

3.1. Экспериментально-статистический метод оптимизации

3.2. Движение к экстремуму методом крутого восхождения

3.3. Уточнение положения экстремума в почти стационарной области

§4. Блок-схема алгоритма экспериментально-статистического метода оптимизации