РАЗВИТИЕ И ПРИЛОЖЕНИЕ МЕТОДОВ УСРЕДНЕННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ К ИССЛЕДОВАНИЮ СКОЛЬЗЯЩИХ РЕЖИМОВ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОЦЕНКЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ НЕОБРАТИМЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБЪЕКТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ

Исследованы технологические процессы, использующие тепловую энергию (тепловые машины, абсорбционные холодильники, процессы ректификации и пр.), баромембранные системы, системы многопоточного теплообмена, ансамбли квантовых осцилляторов (кристаллические управляемые структуры), динамические системы, имеющие поверхности разрыва правых частей дифференциальных уравнений. Цель исследования - найти предельные возможности этих систем и построить множество реализуемых режимов. Для процессов разделения многокомпонентных смесей, близких к идеальным, получено правило температурных множителей, позволяющее находить границы разделения по критерию минимума затрат суммарной энергии без трудоемкой процедуры перебора всех возможных вариантов. Исследованы общие особенности множества реализуемых режимов для термодинамических систем, превращающих тепловую энергию в механическую работу (тепловые машины) либо в работу разделения. Показано, что для процесса бинарной ректификации область возможных режимов в плоскости «затраты теплоты 𝑞 - производительность 𝑔» ограничена выпуклой вверх параболой 𝑔(𝑞) = 𝑏 - 𝑎𝑞2, причем «𝑏» зависит только от обратимых факторов, а «𝑎» - от кинетических коэффициентов тепло- и массопереноса. Найдены зависимости этих коэффициентов от внешних условий и кинетики тепло- и массообмена в колонне.