Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 14
Текст из файла (страница 14)
отбор проб на анализ, переключение режимов работы при- 27 Прогнав щвнтврнспи сннтезиреевннмв гнпогеючеены кнмнво-юннеяаги чесник слоем Пепси навин элементов сннтезнруемых снстен Априорная ннрормаана об аламенты гнлотеючеснвз синем ыслвлктямй Автонатнзвраванннт воынствма(АСН) молаянровання гнпотетнчесвнз снств» Сннщ моделей Анализ молелен КН АСНН Авгоматнзнроеакнал лоынствма улравлення зивермментамн (АСУЗ) Операторы- нсслеяотателн Планирование экспериментов Оаеннл констант волеяеа АСЗН СУ Автоматнзнроыннал полснстема нсслелователзскнз ствмлае (АСНС) Нзмареннв атняннов сбнентов знспсрнмента нв нонтраннруемые нзмвкевил Ссзланне вонтраянруемыл изменений а абывтаз знсяернневю Отюблгсюгэя структура эвтоывгюир. с та ы научных нсслелаввинй: АСИС, АСМ, АСЭН-автоыатнзир.
снстсыы сгютв. исслсдователвсюю сюндоэ. ыолсли. рования гипогсгнч. аютсы н упрвюыин» зкслсриы, нсслсховнимылг; КМ-константы ысдслсй )оленки); Сн-сигивлы изысрсння; СМ-структуры ыалслсй; СУ-сигналы управления 28 боров, перемещение датчиков в объекте и др.); экспрессанализ результатов измерений отклика объекта на возмущения (первичная обработка данных спектрального типа); экспресс-анализ опытов (оценки матерлальных и тепловых балансов по всем параметрам, определяющим состояние объекта эксперимента). 2. В подсистеме управления экспериментами (АСУЭ) автоматизируютсяг качественный и численный анализ априорных мат. Моделей для конструирования исследовательских стенлов, включая анализ для выбора типа объектов эксперим. изысканий, методик измерения и управления нми; выявление наиб.
информационных опытов для данной модели или песк. ее вариантов (планирование экспериментов); определение статистич. оценок констант моделей сравнением вычисленных по модели значений отклика объекта на контролируемые возмущения с измеренными значениями по заданным критериям оценки (обратные задачи моделирования). 3. В подсистеме моделирования гипотетнч, систем (АСМ) автоматизируются: синтез вариантов мат, моделей гипотетич, систем и расчеты отклика моделей (прямые задачи моделирования) на основе априорной информации об элементах синтезируемой системы на первых этапах исследований и скорректированных моделей по эксперим. данным; оптимизация характеристик синтезируемых гипотетич.
систем и сравнение их с заданными целями изысканий; анализ оценок гипотетич систем для уточнения познавательных задач, решаемых в подсистеме эксперим. исследований (АСЭИ), образуемой сочетанием подсистем АСИС и АСУЭ; анализ чувствительности оценок гипотетич, систем к параметрам элементов моделей для определения направления поиска более эффективных элементов. При объединении подсистем АСЭИ и АСМ образуется АСНИ. Главный принцип создания техн, и программных ср-в АСНИ-модульное построение систем с обеспечением сопряжения пользователем отдельных модулей в систему беэ спец, дополнит.
разработок (стандартизация интерфейсов, создание унифицир. магистралей Лля подключения цифровых приборов в систему) Важнейшее условие эффективного функционирования АСНИ-обеспечение возможности для исследователя активно контролировать все выполняемые АСНИ процедуры и управлять ими.
Для этого создаются системы программ, обеспечивающие исследователям связь АСНИ через дисплеи в ршкиме диалога на языке в терминах химиков-экспериментаторов без знаний спец. вопросов программирования. В результате комплексной автоматизации ряда процедур в АСНИ срока исследований сокращаются в 3-5 раз, а точность данных повышается в 2 — 3 раза. Широкое использование физ. методов измерений позволяет на основе изучения динамики процессов получать в АСНИ качественно новую информацию для более глубокого понимания разл. Механизмов процесса и выбора оптимальных инженерных решений. С целью исследований на молекулярном уровне создаются АСНИ для выявления структуры и расположения атомов в молекулах полученных соединений.
В ЭВМ синтезируются модели гипотетич. Молекул и на базе квантовохим. представлений рассчитываются спектры этих молекул. Сравнением вычисленных и измеренных спектров подбираются самые вероятные структуры молекул. Из выбранных структур более точнымн расчетами и дополнит. исследованиями уточняется пространственное расположение атомов в молекуле. Для изучения химико-технологических процессов создаются АСНИ, специализированные на задачах анализа кинетики каталнтич. хим. р-ийй. Элементы исследуемого объекта-реакциониоспособные фрагменты молекул и активные центры катализатора; осн. задача-выбор эффективных каталитич. системы и режима работы катализатора.
Для решения этой задачи синтезируются варианты гипотетнч. Маршрутов хим. р-пий, по к-рым в ЭВМ автоматически составляются системы дифференц. ур-ний, представлвюших собой мат. Модели кинетики р-пий. Число вариантов моделей ограничивается по результатам предварит. экспериментов. На основе анализа входных и выходных расходов и концентраций потоков, т-р и давлений в исследуемых реакторах (в контролируемых условиях тепло- и массообмена внутри реакц.
слоя) оцениваются константы скоростей и энергии активации в ур-ниах кинетики. Анализ особенностей кннетич. ур-ний дает возможность планировать последующие эксперименты для сокращения числа гипотез и выбора оптимальных условий использования каталитич. системы, Выявление лимитирующих стадий процесса позволяет найти направление совершенствования катализатора. Принципиальное улучшение исследований данного класса стало возможным на базе изучения кинетики хим. р-ций в линамнч.
режимах и благодаря слежению физ. Методами (ЭПР, дизлькометрия и др.) за состоянием активных центров катализатора в ходе р-ций. С целью исследований тепло- и массооб мена в технол. аппаратах созданы АСНИ для изучения аарон гидродинамикн потоков. Важнейшая задача-выбор хонструктивного оформления аппаратов, обеспечивающего оптимальную организацию потоков в-ва и тепла. Поведение системы прогнозируется на основе решения ур-ний аэро- и гидродиаамикн (в частных производных]. На отдельных этапах исследований используются модельные идеализнров.
представления гидродинамикн (модели идеального вытеснения и смешения, многофазные циркуляцнонные модели), для к-рых нз эксперимента определяются статистич. оценки коэф. диффузии, межфазного обмена и др. Принципиальное улучшение исследований достигнуто в результате одновременного измерения локальных характеристик потоков (полей скоростей, давлений, концентраций специально вводимых в-в). Для решения задач на уровне отдельных видов оборудования созданы АСНИ, в к-рых элементы системы представлены в виде мат. Моделей элементов того или иного аппарата (слой катализатора, теплообменник, распределит, устройство и др.). Одна нз главных задач— изучение н прогнозирование поведения катализаторов в иром.
условиях. В таких АСНИ общий объем зксперютентов значительно сокращается за счет поиска оптимальных 29 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ 27 решений на моделях гипотетич. аппаратов, а стоимость опытных установок-в результате уменьшения масштабов изучаемых фрагментов аппаратуры; при этом используются даннме из АСНИ аэро- и гидродинамнки и АСНИ кинетики хим. р-ций. На уровне исследования химико-технол. схем элементами изучаемой системы служат аппараты (реакторы, абсорберы и др), связанные потоками в-ва и энергии в единый комплекс. Главная задача-обнаружение коллективных эффектов, возникающих в химико-технол. системе и не проявляющихся при раздельном анализе ее элементов. К таким эффектам относится, напр,, накопление в цнриуляционных контурах микропримесей, отравляющих катализатор или вызывающих полимернзацию полупродуктов с осаждением в-в на конструктивных элементах аппаратов и др. Повышение чувствительности и применение наиб.
универсальных аналит. приборов (иапрч хромато-масс-спектрометров) позволяет обнаруживать в АСНИ коллективные эффекты в исследоват. стендах лаб. масштабов и существенно сокращать затраты ср-в и времени на стр-во эксперим. установок. Одновременно применение в АСНИ на уровне химико-технол, схем мат, моделей аппаратов, полученных в АСНИ др, уровней, дает возможность сокращать время на опыты за счет изучения и выбора иа моделях оптимальных режимов и экспериментов до начала опытных работ и оперативной коррекции хода исследований Дальнейшее развитие АСНИ в химии и хим, технологии связано с органиэацией отдельньп систем в единую иерархич, отраслевую систему, к-рая позволила бы специалистам разл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
