Статья

Достоинством экспериментальных методов является их простота и малая трудоемкость при достаточно точном описании свойств объекта в узком диапазоне изменения координат.
Основной недостаток экспериментальных методов – невозможность установления функциональной связи между входящими в уравнения численными параметрами и конструктивными характеристиками объекта, режимными показателями процесса, физико-химическими свойствами перерабатываемых веществ. Кроме того, полученные экспериментальными методами математического описания нельзя распространять на другие однотипные объекты.
При переходе к оптимизации режимов работы технологических объектов и, тем более, к оптимальному конструированию аппаратов требуется знание их характеристик в широком диапазоне изменения технологических координат. Для этого составляют математическое описание в уравнение которого входят конструктивные и режимные параметры объекты, характеристики перерабатываемых веществ. Методы составления таких уравнений, называемые аналитическими, заключаются в теоретическом анализе физико-химических явлений, происходящих в объекте, и составлении дифференциальных или конечных уравнений сохраняя вещества, энергии и импульса. Тем самым в математическом описании учитываются особенности скорости превращение веществ, переноса тепла и массы, распределение температуры и давления и так далее.
Принципиальная особенность этих методов заключается в том, что для составления математического описания не требуется постановка эксперимента на объекте, поэтому появляется возможность нахождения уравнений статики и динамики вновь проектируемых аппаратов и станков. Кроме того, выведенные аналитическим путем уравнения одного объекта применимы для описания свойств других однотипных объектов.
К недостатком аналитических методов составления уравнений можно отнести не высокую точность описания свойств объектов, большую трудоемкость получения численных значений параметров математического описания, трудность анализ и нахождения решений уравнений.
При аналитическом составлении математического описания необходимо знание коэффициентов диффузии, теплообмена, кинетических констант реакций и т.п. Для определения их требуется постановка комплекса сложных и тонких лабораторных исследований. Так как многие из процессов, протекающих в объектах, изучены пока недостаточно полно, то при аналитическом выводе уравнений приходится делать упрощающие допущения, что снижает точность математического описания.
Получающиеся при использовании аналитических методов уравнения статики и динамики объектов, как правило, не линейны. Для нахождения их приближенных решений приходится применять вычислительные машины.
Стремление в какой-то мере упростить задачу определения численных значений, параметров уравнений статики и динамики объектов привело к разработке экспериментально-аналитических методов составления математического описания. Эти методы являются комбинацией аналитических и экспериментальных способов получения уравнений. Исходные уравнения составляются на основе анализа физико-химических процессов, имеющих место в объекте. Численные значения параметров уравнений определяются по экспериментальным данным, полученный с этого объекта.
При подобном подходе к получению математического описания сохраняются многие положительные свойства экспериментальных и аналитических методов. Однако экспериментально-аналитические методы невозможно использовать для составления математических описаний вновь конструируемых объектов. Боле того, найденное экспериментально-аналитическим методов описание справедливо только для того объекта, на котором проводился эксперимент.
Рассмотрим приемы составления математического описания, относящиеся к трем упомянутым группам методов.

 

Тема №3 Достоинства, недостатки экспериментальных методов исследования объектов