Содержание разделов дисциплины

1. Введение

Введение.

Роль кибернетики в химической технологии. Математическое моделирование как  современный метод анализа и синтеза химико-технологических процессов (ХТП).  Роль отечественных учёных в развитии методологии системного анализа.

2. Раздел 1. Методологические основы построения математических моделей процессов химической технологии.

Раздел 1. Методологические основы построения математических моделей процессов химической технологии.

Системы и процессы. Системный анализ. Роль моделей и моделирования в познании. Метод физического моделирования, области применения. Математическое моделирование. Сущность и цели математического моделирования объектов химической технологии. Два подхода к составлению математических моделей процесса: детерминированный и стохастический, их возможность и сфера использования. Алгоритмизация математических моделей. Проверка адекватности моделей. Оценка адекватности моделей с помощью статистических критериев.

3. Раздел 2. Кинетические модели гомогенных и гетерогенных химических реакций.

Раздел 2. Кинетические модели гомогенных и гетерогенных химических реакций.

Краткие сведения из химической кинетики,  скорость  химической реакции, закон действующих масс. Стехиометрический анализ,  механизмы реакций. Экспериментальные методы исследования кинетики химических реакций в  проточных реакторах  идеального  вытеснения и идеального перемешивания.  Кинетические модели гомогенных химических реакций. Теория абсолютных скоростей реакций и ее место в катализе. Элементы теории сложных реакций. Понятия идеального и реального адсорбированного слоя. Методы построения кинетических моделей гетерогенных химических реакций: метод Лэнгмюра, метод стационарных концентраций, метод графов.

4. Раздел 3. Типовые математические модели структуры потоков в аппаратах.

Раздел 3. Типовые математические модели структуры потоков в аппаратах.

Уравнения баланса вещества, энергии, импульса. Структура потоков – гидродинамическая основа математических моделей. Процессы переноса вещества и тепла, основные законы диффузии и массопередачи. Модель идеального перемешивания, идеального вытеснения, диффузионные модели, комбинированные гидродинамические модели. Адекватность моделей  структуры  потоков.  Экспериментально-аналитические  методы определения кривых отклика,  кривые отклика типовых процессов. Методы решения уравнений.

5. Раздел 4. Моделирование гомогенных химических реакторов

Раздел 4. Моделирование гомогенных химических реакторов.

Структурный анализ процессов,  протекающих в реакторе, выделение микро- и макроуровней. Описание протекания химического процесса в реакторе идеального смешения,  идеального вытеснения. Математические модели  реакторов  с  учётом явлений диффузии.  Уравнения теплового баланса гомогенных химических реакторов.  Сравнение различных типов химических реакторов. Моделирование процесса пиролиза лёгкого углеводородного сырья.

6. Раздел 5. Компьютерные моделирующие системы для расчета и оптимизации химических процессов

Раздел 5. Компьютерные  моделирующие  системы для расчета и оптимизации химических процессов.

Основные положения теории информации. Понятие энтропии и количества информации. Методы построения баз данных и баз знаний.

7. Раздел 6. Реализация стратегии системного анализа при синтезе и прогнозировании химических процессов

Раздел 6. Реализация стратегии системного анализа при синтезе и прогнозировании химических процессов.

Основные этапы построения интеллектуальных систем. Исследование механизма и кинетических закономерностей химического  превращения реагентов. Общее уравнение энерго-, массопереноса. Составление кинетических моделей процессов химического превращения реагентов. Оценка кинетических параметров и решение обратной кинетической задачи. Гидродинамические и тепловые режимы работы реакторов.  Уравнения структуры потоков в аппаратах химической технологии.  Математическое описание элементарных актов типовых  процессов.  Математическое  описание элементарных актов теплообменных и массобменных процессов. Составление модели ХТС. Оптимизация ХТС по технологическим, экономическим и экологическим критериям. Классификация методов оптимизации ХТС. Примеры построения интеллектуальных систем для оптимизации функционирования химических предприятий и реализации компьютерных методов обучения.