Курсова работа Изследване на химически реактор като обект на управление
оригинална работа
Откъс от работа
Срокова работа
по дисциплината"Технологични процеси и производства"
Тема на работа: "Изследване на химически реактор като обект на управление"
1. Моделиране на обекта на управление
2. Характеристики на обекта на управление
3. Разработване на математически модел на устройството
Заключение
Библиография
Крайната цел на всяко производство е да се получат полезни продукти чрез преработка на суровините по най-ефективния начин.За да функционира ефективно процесът, е необходимо да се контролира състоянието му и да се формират контролни действия, когато тези параметри се отклоняват от зададените оптимални стойности. Тази задача се решава от автоматизирана система за управление на процеса. Необходим компонент от развитието на системите за управление на процесите е разработването - синтез, системи за автоматично управление, технологичен обект. Разработването на система за автоматично управление включва познаване на законите на работа на обекта, неговите динамични свойства и характеристики. Анализът на технологичния процес, като обект на управление, се извършва с цел получаване на статични и динамични характеристики по различни канали. Динамичните свойства и характеристики на даден обект се описват с математически модели. Един модел може да бъде разработен аналитично или чрез експериментално изследване на съществуващ обект. По този начин синтезът на системата за управление от технологичния процес включва разработването на математически модел на обекта. Въз основа на горното, целта на курсовата работа е да се разработи концептуален модел и математически модел, типичен технологичен процес.
1. Моделиране на обекта на управление
математически модел на химически реактор Симулационният обект е химически реактор от капацитивен тип, оборудван с механична бъркалка и кожух, в който се подава охлаждаща течност или охлаждаща течност (фиг. 1). Като топлоносител се използва загрята вода или наситена пара. В последния случай парата се подава към горната част на кожуха, а кондензатът се изпуска отдолу.
В апарата се извършва сложна екзотермична или ендотермична реакция.Реагентът или няколко реакционни компонента се подават в апарата с поток ?1.Вторият входен поток с дебит ?2 служи за разреждане на сместа до необходимата концентрация.
Ориз. 1 Принципна схема на обекта за симулация Допуска се използването на всеки друг химико-технологичен процес или обект от различно естество като обект за симулация, съгласувано с ръководителя.
2. Характеристики на обекта на управление
Този раздел предоставя принципна схема на реактора, стехиометрични уравнения на реакцията, тип на реакцията, кратко описание на работата на реактора с характеристика на хидродинамични и топлинни режими, анализ и характеристика на реактора като обект на автоматизация и управление, класификация на променливите; изходните данни за моделиране са дадени в съответствие с варианта на задачата Бимолекулна изотермична реакция се провежда в реактор с кожух, оборудван с механична бъркалка:
Първоначалният реагент с концентрация на SAin се подава в поток от ?1. Поток А2 служи за разреждане на реакционната смес. Сместа от реактора се поема от помпа, дебитът може да се контролира от клапан. Хладилният агент влиза в кожуха на устройството. Благодарение наинтензивно смесване, структурата на потоците в реактора може да се опише с идеалния модел на смесване. Устройството работи в политропен режим.
Изходни променливи на обекта: обем (ниво) на реакционната смес — Vp; концентрации на компоненти в изходящия поток — CA, Sv; температура на сместа в апарата - t; температура на хладилния агент в кожуха — txl Входни променливи на обекта: дебит на входа и изхода на апарата — ?1, ?2, ?; концентрацията на веществото, А във входящия поток - CAvh; температури на входния поток — t1, t2, tXl дебит на входа на охлаждащата течност на входа на кожуха — ?chl.
Като се има предвид режимът на работа (политропен) и фактът, че компонент В е целта, е възможно да се отделят контролирани променливи: ниво (обем) в апарата - Vp, температура на сместа - t и концентрация - St. Предлага се да се използва като контролни действия, съответно: скорост на потока на сместа на изхода на реактора - и или скорост на потока -? скорост на потока - ?1 или скорост на потока на разредителя - ?2 Всички останали входни променливи могат да действат като смущения. Изборът на управляващо въздействие през канала за контрол на концентрацията и нивото зависи от начина на включване на реактора в технологичната схема и изискванията на предходния и следващите етапи.
D?1 -> DSW, D? -> DVr Ако следващият етап предполага постоянно натоварване ?=const, тогава е необходимо да се вземат предвид динамичните канали:
D?1 -> DSV, D?2 -> ДVр И в двата случая се предполага наличието на изисквания: Sv=Sv set, t=tset. Ако реакторът трябва да работи при условие: ?1=const и ?=const, тогава само Cv или t могат да бъдат регулирани , чрезпромени в подаването на хладилен агент - ?chl.
Топлинният ефект на DN реакцията се определя върху модела на преобразувания реагент.
Таблица 1 изходни данни за моделиране на обект