Главная -> Словарь

Динамического равновесия

таких методов заключается в следующем. Синтезируемая технологическая схема кодируется в цифровом виде: каждой взаимосвязи между отдельными элементами схемы ставится в соответствие некоторый коэффициент, величина которого находится в пределах от 0 до 1. Затем указанными выше методами оптимизации определяются оптимальные значения этих коэффициентов для каждой возможной взаимосвязи элементов системы . Использование методов прямой оптимизации обычно ограничивается задачами синтеза систем сравнительно небольшой размерности и поэтому не имеет существенных преимуществ перед другими методами синтеза.

При алгоритмическом синтезе наиболее часто используют метод динамического программирования. Этим методом последовательно синтезируют оптимальные схемы разделения всех групп компонентов, которые можно получить из исходной смеси, начиная с наименьших трехкомпонентных групп и постепенно переходя к большим. При переходе к увеличенному числу компонентов в труп-пе используют уже найденные оптимальные схемы для разделения групп с меньшим числом компонентов.

Критерий оптимальности метода динамического программирования при разделении фракции р, i на два лотока может быть записан следующим образом:

Проиллюстрируем применение метода динамического программирования на примере разделения смеси из четырех компонентов ABCD. Выбор оптимальной схемы разделения осуществляют в два этапа. На первом определяют критерий оптимальности для всех возможных групп разделения, составляющих исходную смесь. Определяющим параметром здесь является номер легкого или тяжелого ключевого компонентов. Общее число возможных колонн разделения, отличающихся числом компонентов в питании, номером первого и тяжелого ключевого компонентов, определяется соотношением

Таким образом, в методе динамического программирования вначале рассматривают синтез оптимальных подсистем ректификации. В первую очередь определяют подгруппы всех компонентов, состоящие из сырья, промежуточных и конечных продуктов разделения с числом компонентов или фракций больше двух. Далее для каждой группы рассчитывают все подсистемы или подпроблемы, т. е. все технологические схемы, обеспечивающие возможное раз* деление подгрупп компонентов. Наконец, результаты расчета каждой подсистемы суммируют по принципу оптимальности Белмана и

Таблица II.5. Синтез оптимальных схем разделения пятикомпонентнои смеси на основе метода динамического программирования

тодом динамического программирования с использованием приведенных выше эвристик. Стратегия синтеза схем ректификации со связанными тепловыми потоками такова:

11) синтезировать оптимальную схему при минимальной стоимости, используя метод динамического программирования;

В работе рассмотрен метод и алгоритм синтеза технологических схем разделения азеотропных смесей с произвольным числом продуктов и процессов разделения. Синтез проводят в два этапа. На первом этапе формируют возможные продуктовые группы . Формирование проводят исключением тех разделительных процессов, которые не обеспечивают получения заданного ряда продуктов, а также заведомо неэкономичных процессов. Для «отбраковки» неэкономичных вариантов разделения используют эвристические правила. На втором этапе осуществляют непосредственный синтез оптимальной схемы методом динамического программирования с использованием ранее найденных вариантов продуктовых групп и разделительных процессов.

Рассмотрим результаты синтеза оптимальной схемы блока разделения продуктов реакции изомеризации прямогонной фракции н.к.— 62 °С . Синтез проводили методом динамического программирования. В табл. IV. 16 приведен состав стабильного изомеризата и продуктов разделения. Для расчетов было принято, что фракция изопентана содержит 2% н-Cs; фракция м-пента-на — по 2,5% изо-С5 и изо-С6; фракция изогексана — по!% н-С5 и н-С6; фракция гексана — по 2,5% ызо-С6 и н-С6; фракция гептана:—5% н-С?. Синтез оптимальной схемы проведен на основе приведенных затрат. Результаты расчетов

В работе рассмотрен синтез оптимальной схемы установки газоразделения предельных газов для НПЗ производительностью 12 мл«. т нефти в год. Синтез проводили методом динамического программирования с выборам оптимального давления ректификации в каждой ступени. Для каждой колонны принималось условие четкого деления, когда целевой компонент содержит в качестве примесей только смежные по летучести компоненты. Оптимальное давление в каждой колонне определяли из условия полной конденсации верхнего продукта воздухом или водой при температуре дистиллята на выходе из конденсатора-холодильника, равной 50 °С.

Это значит, что в недрах нефтяных и газовых месторождений не может строго сохраняться стабильное равновесие, так как при наличии геотермического градиента Т в поле сил тяжести проявляется тенденция к самопроизвольному конвективному движению. Но тем не менее при постоянном подтоке тепла из недр земли величина астатического градиента температуры может не достигаться и геотермическая конвекция переходит в стационарную циркуляцию . Из чего можно вывести, что пластовая система относительно находится в состоянии динамического равновесия.

При испарении топлива молекулы его вылетают из жидкости в окружающий воздух. Часть испарившихся молекул может снова удариться о поверхность жидкости и поглотиться ею. Степень испарения топлива определяется разностью между количеством молекул, вылетающих из жидкости и снова ею поглощаемых. Интенсивность или скорость испарения зависят от начальной концентрации молекул данного топлива в воздухе и от скорости их диффузии. Если газовое пространство над жидкостью не ограничено, то испарение происходит с максимальной скоростью. В этом случае имеет место свободное испарение. В замкнутом объеме в начальный момент скорость испарения равна скорости свободного, испарения, но по мере насыщения воздуха молекулами топлива увеличивается число молекул, возвращающихся обратно в жидкую фазу, и процесс испарения замедляется. При определенной концентрации молекул топлива в воздухе число вылетающих из жидкости и возвращающихся в нее молекул уравнивается, наступает состояние динамического равновесия .

Максимальная концентрация паров топлива в воздухе, при которой устанавливается состояние динамического равновесия, характеризует собой давление насыщенных , паров данного топлива. Чем выше давление насыщенных паров топлива, тем большее количество его испарится, прежде чем концентрация молекул в даровой фазе достигнет состояния динамического равновесия.

Давление насыщенных паров —это давление паров, находящихся в состоянии динамического равновесия с жидкой фазой при данной температуре. Оно определяет пожароопасность и пусковые свойства топлива, кавитационные характеристики топливных систем, потери топлива от испарения, влияет на работу тепло-обменных устройств и камеры сгорания.

Эмульсии образуются в результате двух конкурирующих процессов: дробления и коалесценции капель дисперсной фазы. В зависимости от соотношения скоростей этих процессов эмульсия может становиться либо все более мелкодисперсной, либо будет укрупняться. При равенстве скоростей дробления и коалесценции капель эмульсия будет находиться в состоянии динамического равновесия.

' Промежуточный эмульсионный слой, расположенный выше грани цы раздела фаз, существует в любом отстойнике и выполняет важны технологические функции. Через этот слой проходит вся отстаиваю щаяся вода; он способствует процессу коалесценции на границе раз дела фаз; в самом слое может идти межкапельная коалесценция, на нем может фильтроваться мелкодисперсная составляющая эмульсии, когда сырье вводят через этот слой. В отстойном аппарате промежуточный слой является, пожалуй, наиболее сложным звеном. Он существует только в условиях динамического равновесия совокупности процессов, способствующих его образованию и разрушению, обладает пространственно-неоднородной структурой, обусловленной различной концентрацией, вязкостью и дисперсным составом образующих его частиц. В настоящее время нет адекватных моделей для описания поведения подобных гидродинамических систем, хотя и имеется большое количество исследований, посвященных различным их частным случаям . j

Величина А, как отмечалось раньше, определяется мелкодисперсной составляющей пластовой воды в сырой нефти, которая не смешивается с промывочной водой перед первой ступенью установки. При постоянном режиме перемешивания эта величина будет определяться количеством мелкодисперсной составляющей пластовой воды, поступающей на смесительное устройство, т. е. А=A . Поскольку с ростом обводненности эмульсии доля мелкодисперсной составляющей в ней уменьшается за счет смещения динамического равновесия в системе в сторону более крупных частиц, в первом приближении можно воспользоваться для некоторого интервала изменений WBX линейной аппроксимацией зависимости A

7. Переход вещества из одной фазы в другую заканчивается при достижении динамического равновесия. При этом обмен молекулами через границу раздела фаз не прекращается, однако концентрации компонентов в обеих фазах остаются неизмененными и равными равновесным.

(i. Переход вещества из одной фазы в другую закапчивается при достижении динамического равновесия. Для достижения равновесия необходимо, чтобы продолжительность контактирования или поверхность соприкосновения фаз были достаточно большими.

При испарении топлива молекулы его вылетают из жидкости в окружающий воздух. Часть испарившихся молекул может снова удариться о поверхность жидкости и поглотиться ею. Степень испарения топлива определяется разностью между количеством молекул, вылетающих из жидкости и снова ею поглощаемых. Интенсивность или скорость испарения зависит от начальной концентрации молекул данного топлива в воздухе и от скорости их диффузии. Если газовое пространство над жидкостью не ограничено, то испарение происходит с максимальной скоростью. В этом случае имеет место свободное испарение. В замкнутом объеме в начальный момент скорость испарения равна скорости свободного испарения, но по мере насыщения воздуха молекулами топлива увеличивается число молекул, возвращающихся обратно в жидкую фазу, и процесс испарения замедляется. При определенной концентрации молекул топлива в воздухе число вылетающих из жидкости и возвращающихся в нее молекул уравнивается, наступает состояние динамического равновесия.

Максимальная концентрация паров топлива в воздухе, при которой устанавливается состояние динамического равновесия, характеризует собой давление насыщенных паров данного топлива. Чем выше давление насыщенных паров топлива, тем большее количество его испаряется, прежде чем концентрация молекул в паровой фазе достигнет состояния динамического равновесия.