Issiqlik va massa almashinuv jarayonlari va qurilmalarini tahlil qilish va hisoblashning umumiy prinsiplari. Reja

2.4. Qurilmalarning asosiy о‘lchamlarini aniqlash.
(2.5) tenglamadan foydalanib uzluksiz harakatli qurilma asosiy о‘lchamlari hisoblanadi. Agar, qurilmadan vaqt birligida о‘tayotgan issiqlik tashuvchi hajmi ma’lum bо‘lsa va chiziqli tezligi berilgan yoki qabul qilingan bо‘lsa, qurilmaning kо‘ndalang kesim yuzasi ushbu formuladan topiladi:
(2.6)
Qurilmaning asosiy о‘lchamlaridan biri bо‘lgan (2.6) formuladan aniqlanadi. Silindr shakldagi qurilmalar uchun uning diametri – . Yana bir asosiy о‘lchamlaridan biri qurilma ishchi balandligi (yoki uzunligi) . (2.5) formuladan qurilma ishchi hajmi yoki yuza topilishi mumkin. Agar, ma’lum bо‘lsa va bog‘liqlikdan (bu yerda – solishtirma yuza) qurilma ishchi hajmi aniqlanadi. Sо‘ng kattalik bо‘yicha formuladan foydalanib qurilma balandligi hisoblanadi.


2.5. Jarayon va qurilmalarni modellashtirish va optimallashtirish.
Modellashtirish – mavjud yoki tashkil qilinishi lozim bо‘lgan obyekt (original)ning shunday о‘rganish usuli bо‘lib, bunda asl obyekt о‘rniga uning о‘rnini bosishi mumkin bо‘lgan boshqa obyekt – model о‘rganiladi, olingan natijalar esa originalni hisoblashda foydalaniladi. Modellashtirishning asosiy maqsadi modelda о‘lchab olingan parametrlar asosida ishlab chiqarish sharoitidagi originalda yuz berishi mumkin bо‘lgan holatni oldindan aniqlab berishga qaratiladi.
Ilmiy-texnika taraqqiyotining hozirgi bosqichida ishlab chiqarishga tatbiq qilinayotgan jarayonlarning deyarli kо‘pchiligi juda murakkabdir. Shu sababli ilmiy tadqiqot ishlarini olib borish ancha qiyinlashgan, olingan natijalar esa juda tez eskirib qolishi mumkin. Bunday sharoitda vaqt xal qiluvchi ahamiyatga ega. Modellashtirish qonuniyatlaridan foydalanilgan taqdirda yangi jarayonlarni ishlab chiqarishga joriy qilish vaqti birmuncha qisqaradi, belgilangan maqsadlarni oddiy usullar yordamida ham qilishiga erishiladi. Modellashtirishda quyidagi shart-sharoitlar bajarilishi kerak:
a) modelda о‘tkaziladigan tajribalar qisqa vaqtda olib borilishi, bu tajribalar esa originaldagiga nisbatan oddiy, qulay, arzon va xavfsiz bо‘lishi zarur;
b) bir ma’noli qoidalar – algoritmlar ma’lum bо‘lishi kerak, bu algoritmlar yordamida modeldagi sinov natijalari asosida originalning parametrlari hisoblanadi;
v) modelning tarkibi, tuzilishi va vazifasi modellashtirishning asosiy maqadlariga tо‘g‘ri kelishi kerak, chunki hech bir model originalni tо‘la holda qaytirishi keyin.
Ushbu kо‘rsatilgan talablarni bajarish uchun jarayonlarni modellashtirishda asosiy о‘xshashlikning shart-sharoitlariga rioya qilish kerak. Umuman olganda, modellarni yaratish о‘xshashlik qoidalari va о‘xshashlikning uchta teoremasiga asoslanadi.
Hozirgi kunda modellashtirish nazariyasi asosan ikki xil yо‘nalishda rivojlanmoqda: 1) fizik; 2) matematik modellashtirish.
Fizik modellashtirishning mazmuni shundan iboratki, model original bilan bir xil tabiatga ega bо‘ladi va uning xususiyatlarini qaytaradi. Masalan, sanoat pechida metalldan tayyorlangan katta valni qizitish jarayoni (original) о‘rniga laboratoriya sharoitida (ya’ni modelda) boshqa metalldan qilingan valni qizitish jarayonini tadqiqot qilish. Modelda ushbu valni qizitish jarayoniga fizik parametrlarning hamda model о‘lchamlarining ta’siri о‘rganiladi. Sо‘ngra modelda olingan natijalardan originalda yuz beradigan jarayonni hisoblashda va uni tashkil etishda foydalaniladi.
Matematik modellashtirishning asosiy maqsadi texnologiya jarayonining fizik-kimyoviy, gidrodinamik va konstruktiv kattaliklarini о‘zaro bog‘laydigan tenglamalarni tuzishdan iborat. Matematik modellashtirishda asosan elektron-hisoblash mashinalaridan foydalaniladi.
Kichik qurilmalarning (ya’ni modellarning) о‘lchamlarini о‘zgartirib katta quvvatli sanoat qurilmalariga о‘tishda modellashtirish nazariyasi alohida ahamiyatga ega. Jarayonlarni optimal modellashtirish yangi korxonalarni loyihalash yoki ishlab turgan korxonalarning mukammallash darajasini oshishini ta’minlaydi. Modellashtirish ilmiy usul sifatida kibernitikaning asosini tashkil etadi.
Umuman olganda modellashtirish quyidagi tartibda olib boriladi:
1) о‘rganilayotgan jarayon differensial tenglamalar va bir xil ma’noli shart-sharoit qoidalari bilan ifodalanadi;
2) о‘xshashlik mezonlari keltirib chiqariladi, ularning ichidan aniqlovchi mezon ajratib olinadi hamda shu aniqlovchi mezonning boshqa mezonlar bilan bog‘laydigan funksional tenglama tuziladi;
3) model va originaldagi aniqlovchi kriteriylarning о‘zaro tengligini hisobga olgan holda har bir fizik kattalik uchun о‘xshashlik doimiyliklari yoki konstantalari aniqlanadi;
4) olingan natijalar asosida shunday model tayyorlanadiki, uning ish hajmi sanoat qurilmasining ish hajmiga geometrik о‘xshash bо‘lishi kerak, model masshtabini tanlashda qurilmaning о‘lchami va ish unumdorligi shunday hisobga olinishi kerakki, bunday holatda ish muhitlarining tegishli tezligi, sarfi, harorati va boshqa kattaliklari ta’minlanishi zarur;
5) tajribalar о‘tkazishda aniqlovchi mezonlarning о‘zgarish chegaralari modelda ham, originalda ham bir meyorda bо‘lishi kerak.
Yuqoridagi shartlarni tо‘la bajarish energetika sohasi uchun yangi jarayonlar va qurilmalarni yaratish va ularni qisqa vaqtda sanoatga joriy etish imkoniyatini yaratadi.
Jarayonlarni modellashtirishning yakunlovchi bosqichi ularni optimallashtirish – jarayonni о‘tkazishning eng yaxshi yoki optimal sharoitini tanlash hisoblanadi. Ushbu sharoitni aniqlash optimizatsiya kriteriyasi bilan bog‘liq bо‘lib, u bir qancha parametrlarning (harorat, bosim) optimal qiymatlariga boqlik. Kо‘rsatilgan parametrlar orasida odatda qiyin bog‘liqlik mavjud, bu esa yagona kriteriyni tanlashni qiyinlashtiradi. Masala maqsadli funksiyaning ekstremal qiymatlarini (minimum yoki maksimum) topishga qaratiladi.
Jarayonlarni optimallashtirida kibernetik usullar va tajribaviy о‘rganishda – tajribani rejalashtirishning statistik usullari keng qо‘llaniladi.
Nazorat savollari.
1. Issiqlik almashinuv qurilmasining moddiy balansi qanday tuziladi?
2. Issiqlik almashinuv qurilmasining issiqlik balansi qanday tuziladi?
3. Jarayon tezligining mohiyatini tushuntirib bering?
4. Sanoatning turli qurilmalari uchun harakatlantiruvchi kuchlarni aytib bering?
5. Qurilmalarning asosiy о‘lchamlariga qanday kattaliklar kiradi?
6. Fizik va matematik modellashtirishning asosiy maqsadi nimadan iborat?
7. Modellashtirishni qaysi tartibda olib borish maqsadga muvofiq?