Книга: Цирлин А. М. «Методы и результаты оптимизационной термодинамики»

В книге изложены методы и результаты «Оптимизационной термодинамики», находящейся на стыке классической термодинамики и теории оптимального управления. Использование методов оптимального управления и усредненной оптимизации позволило сформулировать и решить задачи о минимальной необратимости процессов при заданной интенсивности потоков, а для ряда процессов о предельной интенсивности потоков при ограничениях на размеры поверхностей. Многие из рассмотренных задач в рамках обратимой термодинамики не могли быть даже сформулированы. Центральную роль играют процессы минимальной диссипации, организованные так, чтобы при заданной средней интенсивности производство энтропии было минимально – возможным. В частности, рассмотрены тепловые, холодильные и диффузионные машины, абсорбционно-десорбционные циклы, мембранные системы разделения и разделение смесей в колоннах ректификации.
На инженерном уровне изложены методы оптимизации, использованные для решения поставленных задач.

Содержание:

Предисловие...... 1 Глава 1. Основные понятия и определения...... 4 1. 1. Введение...... 4 1. 2. Основные подходы к постановке и решению экстремальных задач...... 8 1. 3. Решение и значение экстремальной задачи...... 12 1. 4. Локализация и необходимые условия оптимальности...... 13 1. 5. Преобразования и расширения экстремальных задач, достаточные условия оптимальности...... 15 1. 6. Каноническая форма экстремальной задачи...... 23 Глава 2. Задача нелинейного программирования...... 24 2. 1. Выпуклые множества и функции. Выпуклые оболочки...... 24 2. 2. Условия оптимальности решения задачи нелинейного программирования (НП)...... 31 2. 3. Усредненные и циклические расширения задачи НП...... 56 Глава 3. Вариационные задачи оптимизации...... 68 3. 1. Основные типы функционалов и связей...... 69 3. 2. Необходимые условия оптимальности решения...... 71 3. 3. Принцип максимума для задач со связями в форме дифференциальных и в форме интегральных уравнений...... 82 Глава 4. Методы преобразования задач оптимального управления...... 86 4. 1. Исключение календарного времени...... 87 4. 2. Перевод части переменных состояния в разряд управлений...... 90 4. 3. Оценочные задачи...... 97 4. 4. Переход от линейных дифференциальных уравнений к интегральным...... 104 4. 5. Примеры использования преобразования...... 109 Глава 5. Задачи и модели оптимизационной термодинамики...... 123 5. 1. Проблематика оптимизационной термодинамики...... 123 5. 2. Основные понятия равновесной термодинамики, необратимость...... 127 5. 3. Термодинамические балансы...... 148 5. 4 Производство энтропии для различных видов взаимодействия...... 152 5. 5. Связь эффективности термодинамических систем с производством энтропии...... 158 Глава 6. Процессы минимальной диссипации...... 167 6. 1. Условия минимальной диссипации...... 169 6. 2. Условия минимальной диссипации конкретных процессов...... 178 6. 3. Стационарное состояние неравновесных термодинамических систем...... 188 6. 4. Классификация кинетики по типу условий минимальной диссипации...... 190 Глава 7. Оптимальная организация теплообменных и тепломеханических систем...... 195 7. 1. Системы теплообмена...... 195 7. 2. Тепломеханические преобразователи в открытых системах с двумя резервуарами...... 207 7. 3. Системы с несколькими резервуарами...... 215 Глава 8. Оптимизационная термодинамика процессов массопереноса...... 219 8. 1. Процессы массообмена с минимальной необратимостью...... 219 8. 2. Минимальные затраты энергии на разделение в необратимом процессе...... 220 8. 3. Оценка затрат мощности в непрерывной системе разделения...... 228 8. 4. Область реализуемости бинарной ректификации и выбор порядка разделения...... 236 Литература...... 266

Издательство: "Директ-Медиа" (2015)

ISBN: 9785447559847