55.5. Побудова й оптимізація структури, щодопускає зменшення

магниевый скраб beletage

При підході побудова й оптимізація структури, що допускаєзменшення, спочатку створюється гіпотетична узагальнена технологі-чна схема системи, яку називають суперструктурою або гіперструкту-рою. Вона містить усередині себе всі можливі технологічні операції івзаємозв'язки, що потенційно можуть бути оптимальним варіантомструктури технологічної системи і на початку надлишкові елементиубудовані в цю гіперструктуру.

Тут показана можлива структура технологічної системи по ви-робництву вуглеводневої сировини (рис. 55.15). Водень подається зметаном у якості домішки. Тому в цій суперструктурі убудований іваріант очищення водню від метану і варіант прямого напрямку не-очищеного водню (з метаном) у реакцію.

Оскільки потрібне нагрівання до високої температури, то пічрозглядається як єдино можливий нагрівач. Наприклад, у схему вбу-довуються два альтернативних варіанти реактора - ізотермічний і аді-абатичний.

Таким чином, надлишкові елементи включені, для спроби га-рантувати, які всі елементи, що можуть бути частиною оптимальногорішення дійсно включені в схему. Далі проектна задача формулюєтьсяяк математична з проектними рівняннями, нерівностями і перемінни-ми. Проектні рівняння - рівняння, що моделюють одиниці устатку-вання.

Перемінні можуть бути двох типів. Перший тип описує функ-ціонування кожної одиниці устаткування (витрата, температура, тиск),її розмір (обсяг, поверхня теплопередачі і т.д.), а також вартісні показ-ники цих апаратів. Оскільки залежність проектних рівнянь від пере-мінних описується безупинно (дискретно), то ці перемінні називають-ся безперервними. Другий тип перемінних необхідно привести дляприйняття рішень про структуру технологічної схеми. Вони описуютьіснування даного апарата або потоку. Іншими словами ці переміннідорівнюють одиниці, якщо апарат або потік існує, і нулеві, якщо апа-рат або потік відсутній.

Після того як задача сформульована математично, вона вирі-шується за допомогою алгоритму оптимізації. При цьому оптимізуютьекономічні перемінні: у ході структурної і параметричної оптимізації.Якщо нечисленна перемінна оптимізується до нуля, то даний елементвиключається зі структури і вона має меншу складність.

На рисунку 55.16 показано, як у процесі оптимізації гіперстру-ктури технологічної системи можна вилучити мембранний роздільникдля очищення потоку сировини, а також ізотермічний реактор і багатоінших елементів початкової гіперструктури.

<3\

о

Таким чином, побудова й оптимізація гіперструктури, що до-пускає спрощення, має переваги підходу:

одночасно можна розглядати безліч проектних варіантів;

уся проектна структура технологічної системи може бутиописана за допомогою комп'ютерних моделей;

недоліки підходу:

якщо початкова структура технологічної системи не міститьоптимальної, її не можна буде знайти;

для складної гіперструктури важко знайти оптимальний еко-номічний критерій;

головне - проектувальник усунутий від процесу прийняттяоптимальних рішень.

ГЛАВА 56.ОСНОВНІ МЕТОДИ ІНТЕГРАЦІЇВ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ

СИСТЕМАХ