Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов - файл Met1_ATPOXP.DOC

приобрести
Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов
скачать (909.3 kb.)
Доступные файлы (2):
Met1_ATPOXP.DOC3330kb.25.11.2007 10:52скачать
Met2_ATPOXP.DOC3253kb.25.11.2007 10:52скачать

Met1_ATPOXP.DOC

1   2   3   4   5   6   7

Материалы к лекции №2


Автоматизация процесса перемешивания
Общая характеристика процессов перемешивания в жидких средах.
Перемешивание - гидромеханический процесс взаимного перемещения частиц в жидкой среде с целью их равномерного распределения во всем объеме под действием импульса, передаваемого среде мешалкой, струей жидкости или газа (Тябин Н.В.,с.95).
Цели перемешивания


Основные схемы перемешивания.



Рис.1.








Объект управления
Объект управления - емкость с мешалкой, аппарат непрерывного действия, в котором смешиваются две жидкости А (с концентрацией целевого компонента Са) и Б (с концентрацией целевого компонента Сб) для получения гомогенизированного раствора с заданной концентрацией целевого компонента Ссм.


Схема объекта управления.


Рис.1.1


Показатель эффективности процесса - концентрация целевого компонента в гомогенизированном растворе (смеси) - Ссм.
Цель управления процессом - обеспечение заданной концентрации смеси при эффективном и интенсивном перемешивании.
Эффективность перемешивания обеспечивается выбором параметров аппарата, перемешивающего устройства, числа оборотов мешалки, обеспечивающих равномерность концентрации смеси в аппарате с заданной интенсивностью (т.е. за заданное время).

Однако в реальных условиях технологические объекты подвержены действию внешних и внутренних возмущений, которые приводят к отклонению технологических режимов работы от расчетных.
Задача разработки системы автоматизации обеспечить в условиях действия внешних и внутренних возмущений в процессе эффективное и интенсивное его функционирование с требуемыми характеристиками качества.
Теоретические аспекты процесса механического перемешивания.


Euм = f(Reм , Г) (1),

где

2),



Г=dм / Dапп (4),

где dм - диаметр мешалки, м;

n - скорость вращения мешалки, об /с;

Nм - мощность, потребляемая мешалкой, вт;

 - динамическая вязкость, Па*с;

КN – критерий мощности.
Методика расчета конструктивно- технологических параметров процесса механического перемешивания.


  1. Выбирают тип мешалки, ее диаметр dм, размеры аппарата Daпп и Hапп.

  2. Определяют коэффициент С в зависимости от размеров аппарата и типа перемешивающего устройства.

  3. Определяют число оборотов мешалки: .

  4. Рассчитывают Reм по соотношению (3).

  5. По графику KN = f(Reм) находят KN.

  6. Рассчитывают Nм из выражения (2):

.

  1. Рассчитывают мощность Nдв, потребляемую приводом перемешивающего устройства:



где К - поправочный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности аппарата и перемешивающего устройства; пер - к.п.д. передачи.
В реальной установке непрерывного действия:



т.е. необходимо обеспечить: и .

Материальный баланс по целевому компоненту.
Уравнение динамики:

(1).

Уравнение статики при :

(2)
На основании (1) и (2) можно принять:
. (3).
Материальный баланс по всему веществу.
Уравнение динамики:

(4).

Уравнение статики при :

(5).
На основании (4) и (5) можно принять:
. (6).


Информационная схема объекта.



Рис.4.1.


причем задано, что .

Анализ уравнения динамики

на основе материального баланса по целевому компоненту.
Уравнение динамики в нормализованном виде.

(1)
Начальные условия для вывода передаточной функции по каналу управления GACсм :

; ;

;



.
Уравнение статики:

(2)
Уравнение динамики в приращениях:

(после подстановки начальных условий в выражение (1), вычитания уравнения статики (2) и приведения подобных членов):

(3).
Уравнение динамики с безразмерными переменными:

(4).
Нормализованное уравнение динамики объекта во временной области без учета транспортного запаздывания:

(7).
Уравнение динамики по каналу управления во временной области с учетом транспортного запаздывания:

(8).
Передаточная функция объекта по каналу управления :

(10),

где:

;

(11),

где Vтруб - объем трубопровода от Р.О. до входа в аппарат.

Анализ уравнения динамики

на основе материального баланса по всему веществу.
Уравнение динамики:

(1)

Начальные условия для вывода передаточной функции по каналу управления GБhсм :
;

;

;

.
Уравнение статики:

(2).
Уравнение динамики в приращениях:

(после подстановки начальных условий в выражение (1), вычитания уравнения статики (2) и приведения подобных членов):

(3).
Уравнение динамики с безразмерными переменными:

(4).
Нормализованное уравнение динамики объекта во временной области

(7).
Уравнение динамики по каналу управления во временной области с учетом транспортного запаздывания:

(8).
Передаточная функция объекта по каналу управления :

(10),

где:

;

(11),

где Vтруб - объем трубопровода от Р.О. до входа в аппарат.

Анализ статической характеристики объекта.
Уравнение статики на основе материального баланса по целевому компоненту:
(1).
Из уравнения (1) выразим в явном виде:
(2).
Анализ выражения (2) показывает, что:



Линеаризованное представление статической характеристики на основе стабилизации соотношения расходов: (или ):
(3).
Линеаризованное представление статической характеристики через разложение в ряд Тейлора:
(4).
Обозначим:

Линеаризованное представление приращения выходной переменной через приращения всех возможных входных переменных:


(5).

Типовая схема автоматизации процесса перемешивания.


Рис.7.1.

Типовое решение автоматизации.


  1. Регулирование.




  1. Контроль.




  1. Сигнализация.




  1. Система защиты.

По сигналу «В схему защиты» - отключаются магистрали подачи исходных реагентов GА , GБ и отбора смеси Gсм.
  1. 1   2   3   4   5   6   7


    Материалы к лекции №2
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации