Дәріс. Химико-технологиялық жүйелердің сипаттамалық қасиеттері мен тиімділік критерийі.

Химика-технологиялық үрдістердің математикалық үлгілері бір көрсеткіштердің өзгелерден тәуелділігін алуға мүмкіндік беретін математикалық суреттеу. Химика-технолгиялық жүйелерді есептеу үшін мідетті түрде өтетін үлгілер тізбегі болады. Мысалы, күрделі каталитикалық агрегатты есептеу үшін: «кинетикалық үлгі» - «катализатор түйіршігінің үлгісі» - «катализатор қабатының үлгісі» - «жанасу құрал үлгісі» - «агрегат үгісі» тізбектерін өтеді. Әр түрлі уақытта және жағдайда химика-технологиялық жүйенің күйінің сандық ақпараты үшін үрдіс туралы барлық білгендер жалпы бағалаудың шектеулі санына келтірілуі тиіс. Химика-технологиялық жүйенің сипаттамалық қасиеттерінің және жұмыс істеу тиімділігінің жалпы бағалауы болады. Бұл бағалаулар химико-технологиялық жүйесі сандық жұмыс істеу сипаттамалары болып табылады.

Химика-технологиялық жүйенің тиімділік критерийі. Химика-технологиялық жүйені алдына қойылған мақсатты орындауға қабілеттілігінің дәрежесін бағалайтын жүйенің сандық жұмыс істеу сипаттамасы. Тиімділік критерийі жүйенің ерекшеліктрі мен қасиетерін, оның жұмыс істеуінің технологиялық режімін, химика-технологиялық жүйенің сыртқы ортамен әрекеттесу жағдайын есепке алу керек. Химика-технологиялық жүйенің тиімділік критерийі ретінде орташа кіріс, шыққан шығын сияқты экономикалық критерийді және шығарылатын өнім сапасы, химика-технологиялық жүйенің элементтерінің п.ә.к. сияқты технологиялық критерийде қолданылады.

Химика-технологиялық жүйеде тиімділік критерийлерінің мәні тек жүйенің көрсеткіштерімен емес, сонымен қатар сезімталдық, тұрақтылық сияқты химика-технологиялық жүйенің сипаттамалық қасиеттеріне де тәуелді.

Химика-технологиялық жүйе сезімталдығы – бұл жүйенің сыртқы қоздырғыш әсерлер және өзінің көрсеткіштерінің өзгеруіне байланысты, жұмыс істеу сипатын өзгерту қасиеті.

Химика-технологиялық жүйе көрсеткіштерінің өзгеруі деп олардың бастпақы мәннен ауытқуын айтады.Химика-технологиялық жүйе көрсеткіштерінің өзгеруінің үш негізгі түрі болады: α - өзгеру-бұл жүйенің бастапқы жағдайын және құрылымын өзгертпейтін вариация; ß - өзгеру бұл бастарқы жағдайды өзгеретін вариация; γ- өгеру- бұл жүйенің құрылымын өзгертетін вариация.

Химика-технологиялық жүйе сезімталдығын зерттеу қажеттілігі химиялық өндіріс обектілерін салғанда оның көрсеткіштерінің мәдері олардың есептелген мәндерден айырмашылығына байланысты. Бұл бастапқы берілгендердің нақты болмауына немесе өндіріс жағдайында осы көрсеткіштерді нақты пайдалануға мүмкіндіктің жоқтығынан болады. Жүйенің сезімталдығы туралы ақпарат жүйені іске қосу кезеңінде оның тиімділігін жоғарлату және оны жобалау кезінде қор коэфициентін есептеу үшін пайдаланады.III

Химика-технологиялық жүйені басқару – бұл жүйені іске қосқанда берілген шектеулі басқару ресурстар көмегімен жүйенің басқару мақсатына жету қасиеті. Басқару химика-технологиялық жүйеде жұмыс істеу режімінің негізгі қасиеті болып саналады. Химика-технологиялық жүйені басқару қасиеті тікелей жүйенің күшіне әрекет жасау мүмкіндігімен байланысты.

Химика-технологиялық жүйе сенімділігі – бұл жүйенің берілген жағдайда және оның кейбір элементтерінің істен шыққан кезде өзінің іске қосу сипаттамаларын сақтау қасиеті.

Химика-технологиялық жүйе жұмыс істеу барысында оның кейбір элементтері жұмыс істеу қабілетінің бұзылуына байланысты істен шығуы мүмкін. Химика-технологиялық жүйе элементтің (немесе жүйенің) істен шығуы – бұл элементтің (немесе жүйенің) берілген көрсеткіштермен өз функциясын атқару қабілетін жоғарлату. ХТЖ элементінің істен шығуы нақты уақыт аралығында элементтің істен шығуының орташа санымен (Е-істен шығу жиілігі) және істен шығу тізбегімен уақыт аралығындағы таралу заңымен бағаланатын нақты қарқынды сипаттама. ХТЖ элементтерінің істен шығу кезеңі келесі түрде жіктеледі: I-кезең- істен шығудың жоғары интенсивтілігімен сипатталады (іске қосудың бастапқы сатысы); II-кезең- бұл кезеңде істен шығу тұрақты интенсивті болады және олардың кездейсоқ сипатқа байланысты (тұрақты іске қосу); III-кезең-ескеру кезеңі (іске қосу сатысы). Бұл кезеңде ХТЖ элементтерінің физикалық ескіруіне байланысты істен шығу интенсивтілігінің өсуі байқалады (15.1 cурет).

15.1 cурет – Уақытқы қарсы қарқындылық.

ХТЖ сенімділігі нақты уақыт аралығында: 1) жұмыс қабілетін сақтау; 2) істен шығу себептерін жою және оларға бейімделу; 3) ХТЖ ұзақ жұмыс істеу қабілеттерімен байланысты.

Химика-технологиялық жүйенің кедергілерден қорғалуы – бұл жүйенің сыртқы және ішкі кедергілер әсері жағдайында тиімді жұмыс істеу қасиеті. Типті кездесоқ кедергілерге – каt активтілігінің өзгеруі; Т⁰С, Р өзгеру; шикізат құрамының өзгеруі жатады.

Химика-технологиялық жүйенің тұрақтылығы - бұл кедергі әсері жағдайында жүйынің қажеттті сипаттамалық қасиеттерін сақтау қабілеті.

Тұрақтылық түсінігі жалпы жүйеге емес оның жұмыс сипаттамалық қасиетіне қатысты. Мысалы, жүйе бір қасиет мғнасында кейбір кедергілерге тұрақты, ал басқа қсиет мғнасында тұрақсыз болуы мүмкін. Сонымен бірге бір сипаттамалық қасиет бір кедергіге тұрақты, ал екіншісіне тұрақсыз болуы мүмкін.

Экзотермиялық реакциялар жүретін каталитикалық реактордан және жылуалмастырғыштан тұратын ХТЖ стационарлық режім тұрақтылығын қарастырайық. (сурет 15.2).

а) б)

а) операторлық сызбанұсқа: І – химиялық күйге айналу операторы; ІІ – қыздыру операторы. б) жылуалмасу және жылуөткізгіш қисықтары: 1, 2, 3 – технологиялық стационарлы режимдер нүктесі; Т₁ – реактор ағының ішкі температурасы; Q₁ – реактордың жылукелу қисықтары; Q₂ – жылуөткізгіште жылуөткізу сызығы; стационарлы режимдегі ағынның температурасы.

Cурет 15.2 - Химика-технологиялық жүйенің тұрақтылығы

Бұл ХТЖ үшін үш стационарлық режімболуы мүмкін. Берілген ХТЖ арналған стационарлық режім – бұл жылу шығысы жылу кірісіне тең болған жағдайдағы режім. Стационарлық режімдер жылу кірісі мен жылу сызықтарының қиылысындағы нүкте бойынша анықталады (1-3 нүктелері).

Бұл жағдайда 1-ші және 3-ші нүктелер тұрақты стационарлық режімге сәйкес. Бұл ағынның реакторға кіргенде температура бойынша кедергінің пайда болуы және оны жрйғанда ХТЖ стационарлық режім көрсеткіштері өзгермейді. Бұл режімде, ағынның реакторға кіргенде температурасы стационарлық және -тен төмен болса жылу кірісі жылу шығысынан жоғарлай түседі.

Нәтижесінде кірген ағын температурасы жоғарлап стационарлық режімдегі бастапқы мәнініе келеді. Егер температура және стационарлықтан айтарлықтай жоғарламаса, онда жылу жылу кірісінен жоғары болып, температура төмендеп, стационарлық режімдегі бастапқы мәнге оралады.

2-ші нүкте тұрақсыз стационарлық режімге сәйкес. Бұл реакторға кірудегі температураның аздап өзгеруі кіріс және шығыс температураларының дибаланысына әкеледі, сондықтан жүйенің тұрақтануы айырмашылығы бар температурада орнайды.

Негізгі әдебиет 1 [154-160]

Дата добавления: 2015-12-07