Глава 3. Алгоритм моделирования теплоэнерготехнологического комплекса и его реализация на ЭВМ

В главе 3 описаны алгоритмы, которые применены при моделировании производства аммиака, метанола и энергоносителей, но которые, по нашему мнению, могут быть использованы при математическом моделировании во многих комплексных энерготехнологических производств. Общий алгоритм складывается из алгоритмов более низкого уровня, описывающих отдельную стадию производства или отдельный аппарат. Пример такого алгоритма приведен на рис. 4. Данный алгоритм включает большое количество последовательных расчетов.

Пример алгоритма более высокого уровня, включающего итеративные расчеты, приведен на рис. 5. В этом алгоритме:

e _i = N _01,i/ N _6,i (11)

где N – объемная доля (в %) компонента в газовой смеси; i = 8 для рассматриваемой смеси; 01 и 6 – номера потоков. Точка разрыва потока в контуре метанола показана на рис. 2. Схема расчета следующая: принимаются произвольные значения концентраций компонентов в потоке 01, затем вычисляются значения N _6,i. Если e = 1 для всех компонентов, то состав сходится, в противном случае принимаются новые значения N _01,i и расчет повторяется.

Отметим, что итеративный расчет проводится по 8 параметрам. На каждом шаге итерации выполняется довольно объемный расчет синтеза метанола по слою (см. рис. 4) и расчет конденсации (в свою очередь тоже итеративный).

Предложенные алгоритмы моделирования позволяют достаточно просто реализовать сложные математические модели на ЭВМ.

Рис. 4. Блок-схема моделирования реактора синтеза метанола.

Рис. 5. Блок-схема моделирования контура метанола.

Математическая модель комплексного производства реализована на ЭВМ в программе ''Microsoft Excel'' в виде отдельной ''книги''. Каждый алгоритм выполнен на отдельном ''листе'' ''книги'', все ''листы'' взаимосвязаны между собой. Выделены ''листы'' исходных данных и результатов моделирования.

Итерационные вычисления организованы в надстройке ''Поиск решения'', где поиск нужных значений переменных осуществляется методом Ньютона. Относительная погрешность вычислений задается и определена нами величиной 0,001 %. Благодаря четко составленным алгоритмам, надстройка ''Поиск решения'' справляется с объемными итеративными расчетами.