В составе математического описания, разработанного на основе физической природы исследуемого объекта, можно выделить следующие группы уравнений.
1. Уравнения баланса масс и энергии, записанные с учетом гидродинамической структуры движения потоков. Данная группа уравнений характеризует распределение в потоках температур, составов и связанных с ними свойств: плотности, теплоемкости и других.
2. Уравнения кинетики процессов. Сюда относятся описания элементарных процессов протекания химической реакции, теплопереноса, массопереноса. Для записи уравнений используются гипотезы дополнительных связей между основными переменными процесса.
3. Теоретические, эмпирические или полуэмпирические соотношения между различными параметрами процесса – уравнения для физических или гидродинамических параметров: теплоемкости, вязкости, коэффициентов теплоотдачи.
4. Ограничения на параметры процесса, например, температура в зоне катализатора не может быть выше некоторой заданной, иначе катализатор потеряет свои свойства.
Данные группы уравнений входят в состав математической модели любого химико-технологического процесса. Они представляют аналитическую теорию исследования физико-химических процессов. Кроме того, модель строится так, чтобы она наиболее полно отражала характер поведения потоков вещества и энергии при одновременно достаточно простом математическом описании. Простота математического описания определяется возможностью решения модели на ЭВМ.
