Автоматизация переработки информации при анализе физико-химических систем (на примере анализа процесса активации целлюлозы для ацетилирования)

Директивами ХХУ1 съезда КПСС предусмотрено опережающее развитие химических производств как за счет увеличения единичной мощности агрегатов и установок, так и путем создания новых высокоинтенсивных технологических производств и реконструкции действующих предприятий. Роль научно обоснованного подхода к указанной проблеме заключается в обеспечении быстрейшего выполнения всего комплекса работ — от научных исследований и технических решений до внедрения результатов их в производство.

В связи с этим актуальным является проектирование новых технологических и химико-технологических комплексов на основе разрабатываемых для этих целей систем автоматизированного проектирования. Автоматизированное проектирование требует оперативного построения математических моделей химико-технологических систем и, в частности, их подсистем — физико-химических систем. Автоматизированную систему подготовки программного модуля физико-химической системы наиболее целесообразно строить на базе топологического принципа моделирования физико-химических систем. Построение математической модели с использованием такого принципа начинается с осмысливания исследователем физико-химической сущности процесса, далее эта информация преобразуется, не теряя своей содержательности, в форму диаграммы связ?, которая и является математической моделью в оригинальной форме. Однако процесс преобразования диаграммы связи (математической модели) из скрытой формы в явную, с получением решения, до настоящего времени не был автоматизирован, что является тормозом на пути распространения этого метода. В связи с этим в работе ставятся и решаются следующие задачи:

I. Разработать алгоритмы и процедуры автоматизированного преобразования диаграммы связи в решение математической модели, ею задаваемой.

2. Показать эффективность предложенного метода моделирования на примере процесса активации целлюлозы в уксусной кислоте для ацетилирования.

1. Кафаров В.3., Дорохов Ы. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. — М.: Наука, 197б—499с.

2. Ауспендер Д. Моделирование систем с распределенными параметрами с помощью симметричных звеньев задержки. — Теоретические основы инженерных расчетов. — 1968, В 2, с. 59.

3. Karnopp D.C. Some bond graph identities involving junction structures. — Trans. ASME, J. Dyn. Syst., Meas., Control, 1975, V. 97, N 4, pp. 439−440.

4. Oster G. F, Auslander D.M. ajopological representations of thermodynamic systems. — I. Basic concepts. — J, Franklin Inst., 1971, V. 292, N 1, pp. 1−17.

5. Oster G.P., Auslander D.M. Topological representations of thermodynamic systems — II. Some elemental subunits for irreversible thermodynamics. — J. Franklin Inst., 1971″ V, 292, N 2, pp. 77−92.

6. Oster G., Perelson A. Chemical reaction networks. — IEEE Trans. Circuits Systems, 1974, vol. САБ-21, pp. 709−721.

7. Oster G., Perelson A., Katchalsky A. Network thermodynamics dynamic modelling of biophysical systeois. — Q. Rev. Biophys., 1973, V. 6, pp. 1−134.

8. Oster G., Perelson A., Katchalsky A. Network thermodynamics. — Nature, 1971, v. 234, pp. 393−399.

9. Perelson A.S., Oster G.F. Chemical reaction dynamics — II. Reaction networks. — Arch. Ration., Mech. Analysis, 1975, V. 57, N 1, pp. 31−98.

10. Allen R.R., Dubowsky S. Mechanisms as components of dynamic systems: a bond graph approach. — Trans. ASME, J.Engng. Industry, 1977, V. 99, N 1, pp. 104−111.

11. Auslander D.M., Tsai N.T., Faraaian F. Bond grs^h models for torsional energy transmission. — Trans. ASME, J. Dyn. Syst., Meas., Control, 1975, v. 97, N 2, pp. 53−59.

12. Karnopp D.C. Computer representation of continues vibratory systems using normal modes and bond graph techniques. -Simulation, 1968, v. 10, N 3, PP. 129−135″.

13. Karnopp D.C. Bond graph methods for vibration and sound. — Shock Vibration Digest, 1974, v. 6, N 5, Pp. 1−5.

14. Tsai N.T. Analysis of nonlinear transient motion of cables using bond graph method. — Trans. ASME, J. Engng. Industry, 1972, V. 94, N 3, pp. 500−506.

15. Tsai N.T., Wang S.M. Delay — bond graph models for geared torsional systems. — Trans, ASME, J. Appl. Mech., 1974, v, 96, N 4, pp. 366−370.

16. Karnopp D. C. State variables and pseudo bond graphs for compressible thermofluid systems. — (Trans. АШЕ, J. Dyn. Syst, Meas., Control, 1979″ v. 101, N 3, pp. 201−204.

17. Karnopp D" On the order of a physical system. — Trans. ASME, J. Dyn. Syst., Meas., Control, 1979″ v. 101, N 3, PP. 185−186.

18. Auslander D.M., Oster G.P., Perelson A., Cliford G. On systems with coupled chemical reaction and diffusion. — Trans. ASME, J. Dyn. Syst., Meas., Control, 1972, v. 94, IT 3, pp. 198−205.

19. Paynter H. M, The dynamics and control of Eulerian turbo machines. — Trans, ASME, J. Dyn. Syst, Meas., Control, 1972, v, 94, IT 3″ pp. 198−205.

20. Rosenberg B.C. Multiport models in mechanics, — Trans, ASME, J, Dyn, ^ 7-st., Meas, Control, 1972, v. 94, N 3, pp.206−212.. — 135 ;

22. Кленкова Н. И. Структура и реакционная способность целлюлозы. — Л.- Наука, Ленингр. огд-ние, 1976. — 367 с.

23. Аким Э.Л.5 Бурова Т. е., Моисеев Б. Н. Обработка и переработка целлюлозы, бумаги и картона. — Л.- Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности, 1976. — 120 с.

24. Бойко Т. А. Влияние надмолекулярной структуры целлюлозы на скорость ее гетерогенного ацетилирования. — Тезисы докладов I Всесоюзной конференции по химии и физике целлюлозы, Рига, 1975, г. 1, с. 76−78.

25. Панков п., Файнберг Э. З. Взаимодействие целлюлозы и целлюлозных материалов с водой. — М.- Химия, 1976, — 231 с.

26. Аким Э. Л. Исследование процесса синтеза волокнообразующих ацетатов целлюлозы.:-Дис докт. техн. наук. — Л., I97I, 491 с.

27. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на Фортране. — 2-е изд., стер. — М.- Мир, 1977. — 584 с.

28. Васильев Ф. П. Лекции по мегодам решения экстремальных задач. — М.- Изд-во МГУ, 1977. — 584 с. И б. Полак Э. Численные методы оптимизации. Единый подход. — М.- Мир, 1974. — 376 с.

29. Егоров А. Ф. Разработка алгоритмического обеспечения для решения задач адаптивного управления химико-технологическими процессами в интенсивных режимах.: Дис канд. техн. наук. — М., 1980. -203 с.

30. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ. Сборник научных программ на Фортране (ССП). Пер. с англ. под ред. Т. И. Пыльцевой, Н. Д. Соколовой. — Минск, 1973, вып. I. — 266 с.

31. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ. Сборник научных программ на Фортране (ССП)/ Пер. с англ. под ред. Н. С. Шврид, Л. М. Петрович. — Минск, 1973, вып. 2. — 272 с.

32. Гуров К. П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов. — М.: Наука, 1976. — 128 с. — 137 ;

33. Кпенкова Н. И. Пути активации целлюлозы и повышения ее реакционной способности в процессах глубокой химической модификации.- Дис докт. техн. наук. — Л., 1966. — 402 с,.

34. Алфрей Т., Гарни Е. Ф. Динамика вязкоупругого поведения. — В кн.: Реология. Теория и приложения. / пер. с англ. под ред. Ф.Эйри. — М.: ИЛ, 1962, с. 459−507.

35. Тагер А. А. Физико-химия полимеров: Учеб. пособие. — 3 — е изд., перераб. — М.: Химия, 1978. — 544 с.

36. Основы физики и химии полимеров/ Под ред. В. Н. Кулезнева. — М.: Высшая школа, 1977. — 248 с.