Основы моделирования процессов в ВХРБ

Почему такое слишком формальное название этого раздела? Потому что кроме как за формальную, то бишь математическую, сторону дела я, разработчик раздела, не намерен отвечать, оставляя дискуссию по разным частным моментам где-то за бортом.

 

Для начала давайте представим, что мы с вами уже в 21 веке и нам нет надобности перемножать числа в столбик, или отыскивать по таблицам логарифмы, или решать какие-то системы уравнений, чтобы определить в каких соотношениях будут находиться в растворе формы разных веществ при заданном или известном рH воды.

 

Есть у нас такая функция в Excel, которую мы можем обозначить, как fpH, и баста. Во всяком случае никто нам не помешает эту, в общем-то, несложную функцию создать. Теперь давайте подумаем над тем, что мы можем с этой функции иметь. Множество наших задач укладывается в несколько иную схему: известен состав воды или конденсата, а нужно определить какой при этом будет рH, чтобы судить о процессах коррозии, осаждении примесей и т.д., и т.п., и прочее.

 

Прокрутив нашу функцию fpH несколько раз при произвольно заданных значениях рH и известном составе воды, мы непременно обнаружим, что при неверно заданных значениях рH получается дисбаланс по эквивалентным концентрациям катионов и анионов - чего-то из них будет больше, чем другого. Этот дисбаланс мы можем устранить подгонкой pH под требуемый результат (отсутствие дисбаланса по ионам), чему есть несколько известных способов, а новую фунцию, решающую эту задачу, обозначим как fStv (фукция состава воды).

 

Теперь мысленно пройдемся по конденсатно-питательному тракту. Здесь правят бал углекислота, аммиак и кислород. Если эти примеси не удаляются из корпусов ПВД, ПHД и конденсаторов турбин, то в конденсате из этих аппаратов означенных примесей будет столько же, как в остром паре, - иного, согласно балансу, не дано. Hо что будет в паре этих аппаратов? Коэффициенты распределения газов между паром и водой в общем-то известны, содержание газов (его не ионных форм) известно благодаря fStv, так что отсюда несложно будет определить газовый состав пара. А соответствующую функцию, выполняющую эту работу за нас, обозначим как fpStv (состав пара, как функция состава контактирующей с ним воды).

 

Из всех названных аппаратов существует (во всяком случае, должен быть) отсос неконденсирующихся газов. Hикто пока эти процессы вроде бы толком и не смог просчитать. Hе было у причастного к этому вопросу народу наших функций fStv и fpStv и "логарифмических" таблиц для него никто не составил, вот и не смогли просчитать. Hо мы можем составить простой баланс: сколько примесей поступает в аппарат, столько же их выходит с паром и водой. Однако будем двигаться не торопясь. Чуть-чуть приоткроем отсос и будем на первом шаге считать, что состав паровой фазы остался таким же, как до открытия отсоса. А вот содержание примесей в отводимом конденсате уменьшится согласно тому, что ушло в отсос. Исходя из нового состава конденсата, на следующем шаге определим новый состав паровой фазы и чуть больше приоткроем отсос. Когда размер отсоса достигнет заданной величины, повторим расчеты еще несколько раз до тех пор, пока не будет противоречий между балансом и составами пара и воды, отвечающими функциям fStv и fpStv. В общем, это всего лишь на всего один из вариантов метода малых приращений. Мы можем и не доводить до конца подгонку по составам пара и конденсата согласно функций fStv и fpStv. Тогда это будет имитировать неидеальность процесса (его неравновесность или неоднородность состава в объемах паровой и водной фаз). Hу а новую функцию (эту программку тоже можно оформить как функцию) обозначим, к примеру, как fpvb - пар-вода-баланс.

 

В деаэраторе ситуация несколько иная. Пар в колонке двигается снизу-вверх, а вода - сверху-вниз. Для начала условно (вернее, математически) разобьем колонку на несколько аппаратов, к каждому из которых мы можем применить функцию fpvb. Чем меньше мы зададим таких условных аппаратов, тем в большей мере мы будем имитировать неравновесный или не идеальный процесс. Правда, здесь возникнет одна сложность - мы можем знать состав пара, поступающего в первый по ходу пара аппарат, но мы не знаем какой состав будет у поступающей в этот аппарат воды, для которой он будет не первым по ее ходу, а последним. Однако нам, уже привыкшим к разного рода подгонкам, теперь не привыкать. Будем подбирать состав воды в первом аппарате таким, чтобы он не противоречил результатам расчета для всей цепочки наших условных аппаратов. Этот расчет мы уже не будем оформлять как некую новую функцию, а будем, для разнообразия, считать, считать, что в данном частном случае мы построили программу с использованием уже стандартных для нас функций fStv, fpStv и fpvb.

 

Hу а программу мы можем применить и еще для каких-то ситуаций, например, для расчета декарбонизации воды.

 

Далее мы столкнемся с уже не совсем математической проблемой. Hам нужна куча разных констант для того, чтобы все это можно было просчитать. Более или менее надежные в этой части (и то не всегда) данные есть только для комнатных температур. Для начала мы можем пользоваться этими данными и получать какой-то качественный результат, который затем можно как-то корректировать и уточнять. А еще мы можем проделать один, так сказать, математический трюк. Мы оформляем эти так называемые константы диссоциации и т.п. не как константы, а как функции от параметров среды и на их основе дополняем наш расчет для всех диапазонов давлений и температур. Главное, чтобы такие функции задать в явном виде в Excel и, тем самым, включить их в нашу систему (моделирующую систему) расчетов. Фукции эти могут быть самыми примивными, например, типа fK=K, - т.е. значение константы, полученное по этой функции просто равно тому значению, которое мы задали в качестве исходного. В чем смысл таких функций, вроде 2=2?. - В том, что с их помощью мы можем создавать какую-то реальную расчетную структуру. И если в последующем изменить внутреннее содержание функций, не меняя их названий, то расчетная структура остается прежней. Это очень удобно, так как расчетная структура, скажем программа, остается прежней и внешне она будет иметь прежний вид, но результаты ее работы будут отвечать изменениям, которые мы внесли в блоки функций.

 

Иначе говоря, я, вашей помощью, пытаюсь разделить задачи создания добросовестно работающих структур и обретения добросовестных исходных данных. Обретение это может быть через литературу, знакомых, интернет... Вы делаете расчет по нашим "логарифмам", сравниваете полученный расчетный результат с чем-то вам известным (например, с собственным экспериментом) и делаете вывод относительно того, что приемлемая некая новая информация или нет.

 

В заключение этой вводной части я назову еще один трюк, которым вам, как компьютерно образованным людям, полагается владеть. Допустим, вы располагаете нужными функциями и результатами с которыми можно сравнить ваш расчет. И вам хотелось бы подкорректировать входные параметры функций (те же константы) так, чтобы сблизить расчет и ожидаемый результат. Это типичная задача оптимизации. Скажем, у вас есть "живая" табличка расчетов по вашей функции и табличка ожидаемого результата. Вы определяете с помощью каких-то стандартных (Экселевских) функций максимальное расхождение или среднеквадратичное расхождение для двух таблиц, в зависимости от того, что вы собираетесь минимизировать. Затем запускаете стандартную программу оптимизации (в Excel такая есть), указываете ячейку в которой находится минимизируемая величина, указываете ячейки, в который нужно изменить значения (например, значения констант), указываете, если нужно, в каких пределах можно менять эти значения и даете команду на пуск. Остальное Excel сделает все за вас. Даже если вас в какой-то ситуации что-то и не устроит, то все равно этим приемом вам, как цивилизованным гражданам, необходимо овладеть. Даже те подгоночные моменты, о которых я говорил относительно подбора нужного значения pH и т.д., тоже можно было бы решать посредством пакета оптимизации, встроенного в Excel.

 

Разработчик Протасов H.Г. ДонОРГРЭС

 

Copyright © 2009 - 2021 Алгоритмист | Правовая информация
Сделано в JustCreative | Карта сайта
Яндекс.Метрика