Майстренко
А.В., Майстренко Н.В.
Тамбовский
государственный технический университет, Россия
использование объектного представления
предметной области при моделировании
процесса диазотирования
Современные требования к
программному обеспечению, применяемому в области химической технологии,
обуславливают возникновение ряда проблем при разработке различных видов
программных и информационных компонентов. Одной из причин множества неудачных
информационных проектов в области химической технологии является то, что при
разработке программных комплексов моделирования сложных химико-технических
систем не уделяется должного внимания эффективному применению современных
методов, разработанных в рамках инженерии программного обеспечения. Некоторые
проблемы могут быть, в частности, решены с помощью объектно-ориентированного
подхода к анализу и проектированию программных и информационных компонентов химико-технологических
схем (ХТС).
Алгоритмы, библиотеки программ, повторно
используемые классы, программные компоненты и т.п. представляют собой неполные,
фрагментарные решения для того, что требуется описать при разработке ХТС.
Проблема состоит в том, чтобы собрать воедино небольшие фрагменты в виде
гармоничной системы, которая
удовлетворяет требованиям процесса создания ХТС. Для решения этой проблемы
особенно важной является стадия проектирования программных комплексов моделирования
ХТС.
Рассмотрим в качестве примера технологическую
схему установки непрерывных процессов диазотирования и азосочетания при
производстве азопигментов, подробно описанную в [1].
Описав данный технологический процесс в терминах
объектно-ориентированного моделирования, получаем модель предметной области в
виде диаграммы классов (рис.1) без указания атрибутов операций и кратности ассоциаций
(связей), являющуюся диаграммой статической модели химико-технологической
системы.
Рисунок 1 – Диаграмма классов процессов
диазотирования и азосочетания
при производстве азопигментов
Необходимые вычисления параметров состояния объектов
проектной модели ХТС с учетом поступающих управляющих воздействий и изменяющихся
факторов внешней среды обеспечиваются алгоритмами, реализующими математические
описания отдельных химико-технологических процессов, из которых складывается в
целом процесс непрерывного производства азопигментов. Большинство
математических описаний вследствие сложности реализуемых химико-технологических
процессов представляют собой достаточно сложные системы математических
уравнений.
Система
уравнений математического описания процесса диазотирования в совокупности с
численными методами ее решения представляет собой математическую модель, характеризующую
класс-потомок TMultiReaktor (рис. 1), и позволяет рассчитывать как параметры
состояния процесса диазотирования проектной модели ХТС, так и определять качественные
показатели процесса: конверсию продукта на выходе; проскок
амина; количество диазосмол и количество нитрозных газов. На рисунке 2
приведены зависимости выходных показателей качества процесса диазотирования от температуры.
К,% Т, оК |
η,% Т, оК |
а)
Зависимость конверсии процесса |
б)
Зависимость проскока амина |
χ,% Т, оК |
σ,% Т, оК |
в)
Зависимость количества диазосмол от |
г)
Зависимость кол-ва нитрозных газов |
Рисунок 2 – Зависимости выходных показателей
качества |
С
ростом температуры значительно меняется конверсия продукта на выходе. Это
связанно в большей степени из-за того, что при низких температурах
растворимость твердой фазы амина значительно хуже, поэтому с ростом температуры
проскок уменьшается и увеличивается конверсия. Также при возрастании
температуры наблюдается увеличение количества диазосмол на выходе. Количество
нитрозных газов уменьшается с ростом температуры из-за того, что увеличивается
количество растворенного амина и азотистая кислота не успевает распадаться, а
вступает в реакцию.
Литература
1. Майстренко А.В.,
Майстренко Н.В. Автоматизированное проектирование процессов и установок получения
синтетических красителей // Вестник ТГУ. Серия технические науки,
2007. – Т. 12, вып. 2 – С. 267-269.