Анализ технологических систем

Анализ ТС заключается в получении сведений о состоянии ТС, режимах ее работы и эффективности функционирования.

Эффективность организации процесса ТС определяется системой экологических, технологических и экономических показателей.

Анализ ТС осуществляют при разработке и проектировании нового производственного процесса, для сравнения различных вариантов реализации производства, при модернизации и рекон­струкции действующей системы, для разработки и внедрения но­вых экологических рекомендаций.

Основой анализа ТС является определение технологических и экологических показателей работы системы. Методом расчета и составления материального и теплового балансов получают ряд других показателей, таких как эффективность использования сы­рья и энергии, экономические показатели.

Анализ технологических систем осуществляется в несколько этапов:

выделяют элементы и подсистемы технологической схемы, определяющие свойства ТС;

устанавливают зависимости данных выходных потоков от показателей входных потоков для каждого элемента ТС. Посколь­ку в элементах ТС происходят превращения потоков, это описа­ние основывается на физико-химических и физических законо­мерностях протекающих в них процессов;

выделяют связи между элементами, ответственными за про­явление необходимых свойств ТС, т.е. определяют структуру ТС, основные элементы которой были описаны ранее;

рассчитывают показатели ТС, характеризующие свойства ТС; определяют пути эволюции ТС, способствующие улучшению ее свойств и показателей функционирования.

Состояние, или режим, ТС характеризуют параметрами потоков и состоянием аппаратов.

Параметры потоков — это совокупность химических, физико- химических и физических данных о потоке. К ним относятся све­дения о количестве потока между элементами в единицу времени (расход), фазовый и химический состав, температура, давление, а также свойства потока — теплоемкость, плотность, вязкость перемещающихся материалов.

Состояние элемента включает данные, которые влияют на по­казатели потока в элементе. К ним относятся параметры, регули­рующие протекание процесса, такие как температура, давление, концентрации реагентов, свойства теплоносителя и т.д. Необхо­димо учитывать также характеристики аппаратов, изменяющиеся в процессе его эксплуатации и влияющие на процесс (например, изменение работы теплообменников в результате отложения со­лей на его внутренней поверхности, снижение эффективности работы химических реакторов из-за дезактивации катализатора).

Расчет ТС — это определение параметров потоков в ТС задан­ной структуры и получение зависимостей изменения состояния и параметров потока в каждом элементе на выходе от параметров и состояния потоков на входе. Расчеты ТС основаны на составлении материальных и тепловых балансов с учетом законов сохранения массы и энергии для каждого элемента ТС или подсистемы в це­лом. При этом учитывают, что связи между элементами не меня­ют состояния потоков.

Основными соотношениями для составления балансов явля­ются следующие:

сохранение массы для потоков

∑G_Jвх = ∑G_Lвых (3.23)

сохранение массы для каждого i-го компонента:

∑G_IJвх + ∑G_Ikист = ∑G_Idвых (3.24)

сохранение энергии:

∑Q_Iвх + ∑Q_kист = ∑Q_dвых (3. 25)

Здесь G_Jвх, G_Lвых — массы входящих и выходящих потоков; G_IJвх и G_Idвых — массы i-го компонента во входящих и выходящих пото­ках; G_lkист — источники i-го вещества, образующегося в ходе про­цесса; Q_lвх и Qиных — теплота входящих и выходящих потоков; Q_kист — источники теплоты, существующие внутри системы. Ими могут быть теплоты химических реакций, фазовых превращений, процессов сжатия или расширения.

Итоги расчета материальных и тепловых балансов представля­ются в виде таблиц, в одной части которых перечислены, а затем просуммированы все статьи прихода (показатели входных пото­ков), а в другой — все расходные статьи (показатели выходных потоков). Такие таблицы заполняются для отдельных элементов, подсистем и ТС в целом. Достоинство табличной формы состоит в удобстве, полноте и точности представленного материала. Табли­цы материальных и тепловых балансов обязательно входят в про­ектную документацию.

Расчеты, проведенные при составлении материального и теп­лового балансов, позволяют определить и другие показатели про­изводства. Эти данные характеризуют эффективность организации процесса по экономическим и экологическим показателям.

Дальнейшая работа, связанная со снижением себестоимости продукции путем использования более дешевых видов сырья и энергии, с уменьшением расходных коэффициентов за счет по­вышения эффективности технологического процесса и более пол­ного использования ресурсов и т.д., решается на этапе синтеза (построения) технологической системы.

Дата добавления: 2014-01-11