РАЗДЕЛ 2
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МВУ НА ЭВМ
2.1 Цели математического моделирования ВУ
Метод математического моделирования ВУ разработан для следующих целей:
1) исследования и разработки новых, более совершенных тепловых схем и нового оборудования ВУ;
2) оптимального проектирования ВУ (состава и режима работы);
3) оценки возможности применения серийно выпускаемых выпарных установок для конкретных условий производства.
Рассмотрим отдельно эти задачи.
1. При исследовании и разработке нового оборудования и соответственно новых схем ВУ цель моделирования заключается в том, чтобы провести предварительный теоретический анализ различных предложений, направленных на усовершенствование схем ВУ и применяемого в нем оборудования. По результатам этого анализа определяется эффективность и целесообразность выполнения следующих этапов работ, связанных с экспериментальным исследованием опытно-промышленных схем ВУ, проверкой применимости или разработкой новых видов оборудования.
Такой подход к решению этих задач, с одной стороны, обусловлен тем, что эффективность применения новых видов оборудования ВУ (например, выпарных аппаратов пленочного типа) в полной мере может быть оценена только по обобщенному критерию эффективности нового оптимального варианта ВУ (с учетом изменения его температурного режима работы, схемы подключения внешних потребителей вторичного пара и других изменений, вызванных применением аппаратов нового типа).
С другой стороны, моделирование новых схем МВУ поможет сформулировать обоснованные технические требования к разработке новых видов оборудования (например, низкотемпературных потребителей вторичных паров для более эффективной ликвидации разбаланса между фактическим и требуемым расходом вторичных паров по корпусам МВУ). При оптимальном проектировании новых и реконструируемых заводов цель математического моделирования ВУ заключается в том, чтобы исходя из заданных условий производства и технологических ограничений определить рациональную схему (число и конструкцию ВА ВС, вид циркуляции раствора, порядок отбора вторичных паров по корпусам ВС и т.д.) и оптимальные конструктивные и режимные параметры комплекса (величины поверхностей нагрева, параметры температурного режима подогрева и кипения, раствора, времени непрерывной работы ВС и т.д.).
2. В данном случае математическое моделирование ВУ на ПЭВМ должно прийти на смену существующим методам расчета ВС и другого теплоиспользующего оборудования, которые обычно применяются при тепловых расчетах и проектировании. Такая замена необходима прежде всего потому, что применяемые ранее методы ручного расчета многоступенчатых ВУ, несмотря на их многократное улучшение, отличаются большой трудоемкостью и сравнительно невысокой точностью. Последнее вызвано тем, что расчет ведется раздельно для составных частей комплекса, а также без учета целого ряда факторов, претерпевающих изменение при переходе от одного варианта МВУ к другому и при изменении условий производства.
Применение ПЭВМ для автоматизации существующих методов расчета ВС резко уменьшает их трудоемкость, но не дает в достаточном количестве той информации, которая нужна для правильного выбора тепловой схемы комплекса и его основных конструктивных и режимных параметров. Поэтому при переходе от ручного к машинному расчету МВУ заслуживало внимания коренное усовершенствование существующих методов расчета, связанное прежде всего с математическим описанием тепловых процессов комплекса в целом с учетом внутренних связей между параметрами отдельных участков комплекса; с переходом к многовариантному расчету ВУ при изменяющихся условиях его работы; с дополнительным включением в расчет ряда ранее не учитываемых зависимостей между технологическими параметрами и показателями режима работы ВУ; с анализом и выбором того или иного варианта ВУ по частным критериям.
В соответствии с этим необходимо было осуществить переход от расчета ВС к математическому моделированию МВУ, которое позволило бы максимально приблизиться к реальным условиям будущей работы МВУ и выбрать из множества возможных вариантов тот, который является оптимальным (по определенному критерию) и пригодным к многолетней эксплуатации (с учетом изменяющихся условий производства).
3. При ручном оптимальном управлении технологическими процессами МВУ цель математического моделирования заключается в том, чтобы заранее рассчитать оптимальные значения режимных параметров и определить необходимые изменения схемы ВУ для разных возможных условий производства и разработать соответствующие рекомендации.
2.2 Задачи разработки метода математического моделирования МВУ
При разработке метода математического моделирования ВУ, направленного на достижение указанных целей, необходимо решить следующие задачи:
- выбрать методику составления математического описания МВУ с учетом параметрических связей участков и изменения условий производства;
- выбрать способ алгоритмизации расчета МВУ на ЭВМ, позволяющий проводить многовариантное (по схемам и параметрам) моделирование комплекса без изменения его математического описания и машинной программы;
- выбрать и обосновать обобщенный экономический критерий оптимальности, учитывающий наиболее важные (для оценки вариантов ВУ)
производственные затраты и показатели работы комплекса;
- составить машинную программу моделирования ВУ на ЭВМ
2.3 Критерии оптимальности ВУ
2.3.1 Анализ критериев оптимальности
Математическое моделирование различных вариантов ВУ дает возможность анализировать как различные режимы работы данного варианта ВУ, так и различные (по схеме и конструктивным параметрам) варианты комплексов. Выбор лучшего варианта ВУ и режима его работы необходимо осуществлять по единому показателю - экономическому критерию оптимальности, охватывающему наиболее существенные показатели работы вновь проектируемых, реконструируемых или