Дослідження хімічного реактора як об’єкта управління
Оригінальна робота
Витяг з роботи
Курсова робота
з дисципліни«Технологічні процеси та виробництва»
Тема роботи: «Дослідження хімічного реактора як об'єкта управління»
1. Моделювання об'єкта управління
2. Характеристика об'єкта управління
3. Розробка математичної моделі апарату
Висновок
Список використаної літератури
Кінцевою метою будь-якого виробництва є отримання поліз продуктів шляхом переробки вихідної сировини найбільш ефективним способом, щоб процес функціонував ефективно необхідно, контроль його стану та формування управління впливів при відхиленні тих параметрів від заданих оптимальних значеннях. Цю задачу вирішуємо автоматизована система керування технологічним процесом. Необхідною складовою розробки АСУТП є розробка — синтез, системи автоматичного управління, технологічним об'єктом. Розробка автоматичної СУ передбачає знання закономірностей роботи об'єкта, його динамічних властивостей та характеристик. Аналіз технологічного процесу, як об'єкта управління, проводитися з метою отримання статичних та динамічних характеристик різними каналами. Динамічні властивості та характеристики об'єкта описуються математичними моделями. Модель може розроблятися аналітичним способом, або шляхом експериментального дослідження існуючого об'єкта. Таким чином, синтез СУ технологічним процесом передбачає розробку математичної моделі об'єкта. З вище викладеного метою курсової роботи, є розробка концептуальної моделі та математичної моделі, типового технологічного процесу.
1. Моделювання об'єкта управління
хімічний ректор Математична модель Об'єкт моделювання - хімічний реактор ємнісного типу, з механічною мішалкою і сорочкою, в яку подається теплоносій, або холодоагент (рис. 1). Як теплоносій використовується підігріта вода або насичена пара. У разі пар подається у верхню частину сорочки, а конденсат відводиться знизу.
В апараті проводиться складна екзо-або ендотермічна реакція Реагент або кілька компонентів реакції подаються в апарат потоком -? 1. Другий вхідний потік з витратою -? 2, служить для розведення суміші до необхідної концентрації.
Мал. 1 Принципова схема об'єкта моделювання Допускається як об'єкт моделювання використовувати будь-який інший хіміко-технологічний процес або об'єкт іншої природи за погодженням з керівником.
2. Характеристика об'єкта управління
У цьому розділі наводиться принципова схема реактора, стехіометричні рівняння реакції, тип реакції, дається короткий опис роботи реактора з характеристикою гідродинамічного та теплового режимів, проводиться аналіз та характеристика реактора як об'єкта автоматизації та управління, проводиться класифікація змінних; наводяться вихідні дані для моделювання відповідно до варіанта завдання В реакторі з сорочкою, з механічною мішалкою проводитися бимолекулярная ізотермічна реакція:
Вихідний реагент з концентрацією САВХ подається в потоці?1. Потік ?2 служить для розведення реакційної суміші. Суміш із реактора забирається насосом, величина потоку може регулюватися клапаном. У сорочку апарату надходить холодоагент. Завдякиінтенсивного перемішування структура потоків в реакторі може бути описана моделлю ідеального змішування. Апарат працює у політропічному режимі.
Вихідні змінні об'єкта: об'єм (рівень) реакційної суміші - Vp; концентрації компонентів у вихідному потоці - СА, Св; температура суміші в апараті - t; температура холодоагенту в сорочці - txл Вхідні змінні об'єкта: Витрати потоків на вході і виході з апарату -? 1,? 2,?; концентрація речовини, А у вхідному потоці САВХ; температури вхідних потоків - t1, t2, tXл вх витрата охолодження на вході в сорочку - ?хл.
З урахуванням режиму функціонування (політропічний) і того факту, що цільовим є компонент, можна виділити регульовані змінні: рівень (обсяг) в апараті - Vp, температура суміші - t і концентрація - Св. Як регулюючих впливів пропонується використовувати відповідно: витрата суміші на виході з реактора - і або витрата -?2, витрата хладоагенту - ?хл. витрата потоку - ?1 або витрата розріджувача - ?2 Як обурення можуть виступати всі вхідні змінні, що залишилися. Вибір регулюючого впливу по каналу регулювання концентрації та рівня залежить від способу включення реактора в технологічну схему та вимог попередньої та наступної стадій Якщо попередня стадія підготовки розчину вихідного реагенту передбачає сталість витрати і*, необхідно розглядати регулюючі канали:
Д?1 -> ДСВ, Д? -> ДVр Якщо наступна стадія передбачає сталість навантаження? = const, необхідно розглядати динамічні канали:
Д?1 -> ДСВ, Д?2 -> ДVр В обох випадках передбачається наявність вимог: Св = Св зад, t = tзад. Якщо реактор повинен працювати за умови: ?1=const і ?=const, то регулюватися може тільки Свх або t, шляхомзміни подачі хладоагенту -? Хл.
Тепловий ефект реакції ДН визначено на модель перетвореного реагенту.
Таблиця 1 - вихідні дані для моделювання об'єкта