Oтчет за 2008 год по научной теме:Исследование предельных

Oтчет за 2008 год по научной теме
Исследование предельных возможностей термодинамических и экономических систем с заданной интенсивностью потоков (макросистемный
подход).
№ госрегистрации 01.2.007 02673
1. Срок начала и окончания научного проекта.
Январь 2007 -- декабрь 2009.
2. Выполненные этапы.
 Предельные возможности и оптимальная организация процессов
разделения многокомпонентных смесей и многопоточного теплообмена с
использованием методов оптимизационной термодинамики.
 Обоснование существования количественной меры необратимости
экономических процессов в замкнутых и в открытых системах.
Использование этого показателя для оценки предельных возможностей
экономических систем.
3. Актуальность выполненных исследований.
Задача об извлечении работы из неравновесной термодинамической системы и
обратная ей задача о поддержании в системе неравновесного состояния
посредством затраты энергии являются центральными в термодинамике. Для
систем неравновесных по температуре, первую из упомянутых задач (прямую)
решают тепловые машины, а вторую (обратную) — тепловые насосы. Для
систем неравновесных по составу, первую задачу решают диффузионные
машины, а вторую — системы разделения. Актуальной является оценка
предельных возможностей организации процесса в системах разделения,
позволяющая наметить пути совершенствования организации процесса и
зависимость его эффективности от характеристик оборудования. Извлечение
энергии в системах неоднородных по составу — один из возможных
альтернативных ее источников.
Для термодинамических систем максимальная эффективность процесса
достигается, если в ходе процесса среднее производство энтропии (диссипация
энергии) минимально. Такие процессы получили название «процессы
минимальной диссипации». В экономике задачей, аналогичной задаче о
максимальной работе, является задача об извлечении прибыли из
неравновесной экономической системы за конечное время. Для решения этой
задачи требуется ввести количественную меру необратимости экономических
процессов и, на ее основе, определить класс процессов минимальной
необратимости. Такие процессы соответствуют максимальной экономической
эффективности.
Исследование условий, при которых достигается максимум эффективности
процессов — термодинамической и экономической — является актуальной
задачей.
4. Основные результаты, полученные в ходе выполнения этапа
 Сформулированы и решены задачи о предельных возможностях систем
разделения
в
классе
необратимых
процессов
с
заданной
производительностью и ограниченным коэффициентом массопереноса.
 Получены оценки минимальной работы разделения, уточняющие
известные обратимые оценки Вант-Гоффа.
 Определены
условия,
определяющие
порядок
разделения
многокомпонентной смеси.
 Найдено оптимальное распределение поверхности теплообменных
аппаратов и соответствующее этому распределению производство
энтропии в процессе теплообмена.
 Введена мера необратимости для экономических процессов, доказано ее
существование.
 Показано, что в замкнутой экономической системе равновесие зависит от
параметров
уравнений
кинетики
ресурсообмена;
построена
математическая модель ресурсообмена в замкнутой экономической
системе.
 Решена задача извлечения максимальной прибыли из открытой
экономической системы произвольной структуры в условиях
стационарного режима.
 Определены условия максимума прибыли при существовании
неопределенности в процессе ресурсообмена (возможности нарушения
договоров поставки).
 Решена задача об оптимальных сроках замены оборудования с учетом его
жизненного цикла.
5. Научная новизна результатов и их значимость.
Все полученные результаты, см. пункт 4, являются новыми. Найденные в
работе оценки существенно ближе к реальным возможностям системы, чем
оценки, основанные на соотношениях термодинамики обратимых процессов,
они учитывают кинетику, ограниченность коэффициентов массопереноса и при
выполнении определенных условий могут быть достигнуты.
Появляется возможность сравнить эффективность протекания реального
процесса с предельно возможными показателями и наметить пути его
усовершенствования.
6. Возможность практического применения.
Полученные результаты могут использоваться для определения
максимальной эффективности термодинамических и экономических процессов.
В частности, результаты, полученные для процессов разделения, могут быть
использованы как альтернативные пути получения энергии, так и в ряде
природосберегающих производств, например, в процессах очистки сточных
вод. Решение задач оптимизации процессов бинарной ректификации имеет
большое практическое применение, так как бинарная ректификация является
одним из основных промышленных процессов разделения. Экономические
процессы максимальной эффективности связаны со всем жизненным циклом
продукции: от установки оборудования для ее производства до прекращения
использования. В частности, на основе предложенного подхода решены
практически значимые задачи об оптимальных сроках ремонта и замены
оборудования и рисках нарушения договорных обязательств.
7. Публикации (в том числе находящиеся в печати).
1. Цирлин А.М., Ахременков А.А., Григоревский И.Н. "Минимальная
необратимость, оптимальное распределение поверхности и тепловой
нагрузки теплообменных систем", ТОХТ, т.42,№1, 2008г., с.1-8.
2. Цирлин А.М., Романова Т.С., Григоревский И.Н. Оптимальная
организация процесса бинарной ректификации. ТОХТ №4, 2008
3. Амелькин С.А. Математическая модель риска невыполнения договорных
условий. // Стратегическое планирование и развитие предприятий.
Москва, 2008, с. 11—13.
4. Амелькин С.А., Прокофьев Е.А. Моделирование бизнес-процесса замены
и обновления оборудования на предприятиях. // Стратегическое
планирование и развитие предприятий. Москва, 2008, с. 13—16.
5. Цирлин А.М. Математические модели и равновесие в необратимой
микроэкономике. // Математическое моделирование (в печати).
6. Цирлин А.М. Необратимая микроэкономика: оптимальные процессы и
равновесие в замкнутых системах. // Автоматика и телемеханика, 7, 2008,
с.113—128.
7. Амелькин С.А. Оптимальный выбор экономических агентов при
ресурсообмене в замкнутых системах при конечном времени //
Математическое моделирование (в печати).
8. Амелькин С.А. Математическая модель стационарного режима
ресурсообмена
в
открытой
микроэкономической
системе
//
Математическое моделирование (в печати).
9. Tsirlin A.M., Amelkin S.A. Mathematical Models of Irreversible
Microeconomics: Extreme Performance of Exchange in Closed Systems. //
INDECS (в печати).
10.Amelkin S.A. Thermodynamic Approach to Microeconomic and Information
Exchange Processes. // INDECS (в печати).
8. Полученные авторские свидетельства и поданные заявки.
9. Разработанное оборудование и другие показатели, свидетельствующие об
успешном выполнении этапа.
А.М.Цирлин.