Моделирование объектов и систем для химико-технологических процессов

Моделирование объектов и систем для химико-технологических процессов

Составитель профессор Ю.В. Шариков

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель изучения дисциплины заключается в формировании у студентов знаний о фундаментальных понятиях и методах моделирования химико-технологических объектов и при создании оборудования и процессов нефтегазопереработки. и умения практического воплощения этих знаний для исследования химико-технологических процессов и систем с помощью технических и программных средств моделирования.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения содержания дисциплины студент должен:

· иметь представление о принципах физического и математического моделирования систем;

· знать классификацию моделей, принципы построения и основные требования к математическим моделям систем;

· знать основные положения теории подобия и методы упрощения математических моделей систем;

· знать и уметь применять типовые модели систем;

· уметь поставить задачу моделирования и выбрать метод исследования модели системы и процесса;

· иметь опыт применения технических и программных средств моделирования систем.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов	Семемтр
Вид учебной работы	Всего часов	7
Общая трудоемкость дисциплины	136	7
Аудиторные занятия:	85	,
Лекции	17	17
Практические занятия (ПЗ)	-	-
Семинары (С)	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	17	17
и (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа, в том числе:	17	17
Курсовой проект (работа)	-	-
Расчетно-графические работы	-
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	зач	зач

Содержание дисциплины

Разделы дисциплины и виды занятий

№ п.п.	Раздел дисциплины	Лекции, час.	ПЗ (или С), час.	ЛР, час.
1	Введение. Основные понятия систем, Основные этапы моделирования:	1	-	-
2	Два вида моделирования: физическое и математическое моделирование.	2	-	-
3	Общие принципы и этапы построения математических моделей систем – структурный анализ и структурный синтез сложных технологических систем.	2	-
4	Модели структуры потоков для технологических объектов. Методы определения параметров моделй	2	-	2
5	Кинетические модели для описания химических превращений.	2	-
7	Синтез моделей технологических объектов на базе их гидродинамических моделей и уравнений химической кинетики.	2		2
8	Методы численной реализации математических моделей с использованием аналитических методов решения.	2
9	Анализ режимов работы реакторов проточного типа и каскада реакторов	2

Содержание разделов дисциплины

Введение

Общие сведения о моделировании. Моделирование как метод познания. Изоморфизм и гомоморфизм моделируемых систем. Пространство состояния.

Физическое и математическое моделирование

Физическое моделирование. Основные положения теории подобия. Нахождение критериев физического подобия. Идентификация параметров физической модели. Типовые задачи физического моделирования.

Математическое моделирование. Понятие математической модели, алгоритмического, программного и инструментального обеспечения моделирования. Типовые задачи математического моделирования.

Блочный метод построения моделей объектов управления. Модели гидродинамики потоков.

Структурная схема сложных технологических объектов. Гидродинамические модели. Модели идеального смешения, идеального вытеснения, ячеечная модель, комбинированные модели. Передаточные функции моделей. Методы определения параметров моделей структуры потоков.

Лабораторный практикум

№ пп.	№ раздела дисциплины	Наименования лабораторных работ
1	4.2.1. - 4.2.2.	Не предусмотрен
2	4.2.3.	Определение кривых отклика аппаратов со структурой потоков, описываемых : Моделью идеального перемешивания Моделью идеального вытеснения Ячеечной моделью Диффузионной моделью Комбинированными моделями Определения параметров гидродинамических моделй по экспериментальным кривым отклика объекта на различные возмущения.
3	4.2.4. .	Определение кинетических параметров моделей по экспериментальным данным для сложных реакционных схем.
4	4.2.5.	Численная реализация моделей для аппаратов с сосредоточенными параметрами. Решение уравнений моделей для аппаратов с распределенными параметрами.
5	4.2.6.	Моделирование процессов нагрева изделий в печах при различных граничных условиях с использованием прграммного комплекса Thermex.
6	4.2.7.	Определение оптимального температурного профиля для объекта с распределенными параметрами с использованием программного комплекса ReactOp
7	4.2.8.	Моделирование гетерогенных процессов на примерах реакций растворения и кристаллизации.
8	4.2.9.	Моделирование процессов и систем управления в среде программного комплекса Аспен плюс и Аспен Динамика.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

Основная

Ю.В. Шариков, И.Н. Белоглазов, А.Ю. Фирсов Моделирование процессов объектов в металлургии. Уч. пособие. - СПбГГИ, РИЦ СПбГГИ, СПб., 2006 г.
Я.А. Хетагуров Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ): Учебник, М.: Высш. шк., 2006.
В.Г Потемкин. Система MATLAB 5 для студентов. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. 448с.
В.С Медведев.., В.Г Потемкин. Control system Toolbox. MATLAB 5 для студентов/ Под общ. ред. к.т.н. В.Г. Потемкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999.- 287с. – (Пакеты прикладных программ).
В.Ф Очков В.Ф. Mathcad 7 Pro для студентов и инженеров. – М.: КомпьютерПресс, 1998. – 384 с. – ил.
Моделирование процессов объектов в металлургии. Составители: Ю.В.Шариков, Н.В.Данилова, В.С. Зуев Методические указания к лабораторным работам. СПбГГИ, РИЦ СПбГГИ, СПб., 2007 г.

Дополнительная

Е.Б. Андреев, В.Е. Попадько. Программные средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности: Учебное пособие. — М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. - 268 с.
А.С. Гринин, Н.А Орехов, В.Н.Новиков Математическое моделирование в экологии: Учеб. пособие для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.
А.В. Беспалов, Н.И Харитонов Задачник по системам управления химико-технологическими процессами: Учебное пособие для вузов. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2005.
Е.А. Дубовик, А.Е. Дубовик Численные методы и алгоритмы диспетчеризации вычислений с динамически изменяющимися приоритетами. - М.: СИНТЕГ, 2006. -120 с. (Серия «Информационные технологии»).