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.DOC	3330kb.	25.11.2007 10:52	скачать
Met2_ATPOXP.DOC	3253kb.	25.11.2007 10:52	скачать

---

Смотрите также:
• Булатов Ю.И. Рабочая программа Автоматизация технологических процессов для специальности 2101 Автоматизация технологических процессов и производств (Документ)
• Федотов А.В. Вопросы разработки систем автоматизации технологических процессов и производств (Документ)
• Пищухин А.М. Теоретические основы выбора средств автоматизации технологических процессов (Документ)
• Фафурин В.А., Терюшов И.Н. Автоматизация технологических процессов и производств (Документ)
• Сажин Р.А. Автоматизация технологических процессов горного производства: учеб. пособие (Документ)
• Кузьменко Н.В. Автоматизация технологических процессов и производств (Документ)
• Вьюков И.Е. Автоматизация технологических процессов целлюлозно-бумажной промышленности (Документ)
• Трусов А.Н. Автоматизация технологических процессов и производств (Документ)
• Жукова Ю.С. Автоматизация технологических процессов ЦБП. Конспект лекций (Документ)
• Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов (Документ)
• Медведев А.Е. Правила выполнения схем автоматизации технологических процессов и оборудования (Документ)
• Норицын И.А., Власов В.И. Автоматизация и механизация технологических процессов ковки и штамповки (Документ)

Met1_ATPOXP.DOC

Материалы к лекции №8

Автоматизация процесса выпаривания

Движущая сила процесса выпаривания.

• 
  Движущей силой процесса выпаривания является полезная разность температур _полезн :
  

_полезн = _т - _р-ра^кип (1).

• 
  Общая разность температур _общ в процессе:
  

_общ = _т - _р-ля^кип (2).

• 
  Общая разность температур _общ больше полезной разности температур _полезн на величину потерь :
  

_полезн = _общ -  (3),

• 
  Величина потерь  в процессе выпаривания:
  

 = _г + _д + _гп (4),

где - _г потери за счет гидростатического эффекта; _д - температурная депрессия; _гп - потери температуры за счет гидравлических потерь в трубопроводе.

• 
  На основании выражений (2) и (4) выражение (3) примет вид:
  

_полезн = _т - _р-ля^кип -( _г + _д + _гп ) (5).

Температурная депрессия.

• 
  Определение _д на основании (1) и (5):
  

_д = _р-ра^кип - _р-ля^кип (6).

• 
  Определение _д по диаграммам «Р - ».
  

Диаграмма «Р - » для растворов и растворителей.

Рис.1.

• 
  Из диаграммы следует, что при P=const _д = _р-ра^кип - _р-ля^кип
  

• 
  Расчетные соотношения для _д:
  

• 
  Для концентрированных растворов недиссоциирующихся веществ:
  

(7),

• 
  Для концентрированных растворов диссоциирующихся веществ:
  

(8),
где R=8,31, дж/(моль*К);

c_к - концентрация растворенного вещества в концентрированном растворе, моль/моль;

r_п^р-ля - теплота испарения растворителя, дж/моль;

_р-ля^кип - температура кипения растворителя, К;

b - константа, определяемая опытным путем.

Объект управления

Схема выпарной установки естественной циркуляции

с вынесенной греющей камерой.

1. 
   греющая камера;
   
2. 
   - выпарной аппарат;
   
3. 
   брызгоулавливатель;
   
4. 
   циркуляционная труба
   

Рис.2.

• 
  Работа установки.
  

Исходный раствор подается по трубам кипятильника 1, где нагревается до температуры кипения с образованием парожидкостной смеси, которая далее поступает в выпарной аппарат (сепаратор) 2.

В сепараторе 2 парожидкостная смесь разделяется на паря растворителя и концентрированный раствор.

Пары растворителя проходят через брызгоулавливатель 3 и выводятся из процесса из верха сепаратора в виде парового потока G_п.

Выделенная брызгоулавливателем жидкая фаза из паров растворителя возвращается в кипятильник 1 по циркуляционной трубе 4.

Сконцентрированный раствор в виде потока G_к выводится из низа сепаратора.

• 
  Показатель эффективности процесса - концентрация концентрированного раствора с_к.
  

• 
  Цель управления - обеспечение с_к = с_к^зд (на максимально возможном для данной установки значении).
  

Материальный баланс по растворенному веществу.

Уравнение динамики:

(1),

Уравнение статики :

(2)

Из выражений (1) и (2) следует:

(3),

Предпочтительное управляющее воздействие: G_р.
Тепловой баланс выпарной установки.
Уравнение динамики процесса выпаривания:

(5).

Уравнение статики при :

(6).

В выражениях (5) и (6) принято:

• 
  ;
  

• 
  ;
  
• 
  - количество испаряемого растворителя;
  
• 
  - удельные теплоемкости исходного и концентрированного растворов, которые не починяются закону аддитивности;
  
• 
  ,
  

где q - тепловой эффект растворения, определяемый на основании закона Гесса:

,

где q_н и q_к - интегральные теплоты растворения в начале и конце процесса.

• 
  На основании (5) и (6):
  

(7).

Предпочтительные управляющие воздействия:

• 
  для обеспечения теплового баланса процесса - расход теплоносителя G_т;
  
• 
  для косвенного регулирования показателя эффективности процесса - расход исходного раствора G_р.
  

В типовом решении автоматизации:

• 
  для косвенного регулирования показателя эффективности процесса выпаривания используют не температуру в аппарате, а температурную депрессию:
  

.

Материальный баланс по жидкой фазе (для раствора).

Уравнение динамики:

, (8),

Уравнение статики:

(9)

На основании (8) и (9):

. (10).

Предпочтительное управляющее воздействие - G_к.
Материальный баланс по паровой фазе (для раствора).

Уравнение динамики:

(11),

где М_п - мольная масса паровой фазы (растворителя),

кг/моль;

Р_п - давление в сепараторе, Па;

_п = _к =_апп - температура в сепараторе, К,

V_п - объем паровой фазы в сепараторе, м³ .

Уравнение статики:

(12).

На основании (11) и (12): и предпочтительное управляющее воздействие G_п.

Материальный баланс по жидкой фазе (для теплоносителя).

Уравнение динамики:

, (14),

Уравнение статики:

(15).

На основании (14) и (15):

. (16).

Предпочтительное управляющее воздействие - G_кт.
Материальный баланс по паровой фазе (для теплоносителя).
Уравнение динамики:

(17),

где М_п - мольная масса теплоносителя, кг/моль;

Р_т ^мтр - давление теплоносителя в межтрубном

пространстве кипятильника, Па;

_т - температура теплоносителя, К,

V_т^мтр - объем паровой фазы теплоносителя в

межтрубном пространстве кипятильника, м³ .
Уравнение статики:

(18).

На основании (17) и (18):

(19).

Предпочтительное управляющее воздействие G_т.

Информационная схема процесса выпаривания.


Рис.3

• 
  Возможные управляющие воздействия:.
  
• 
  Возможные контролируемые возмущения: .
  
• 
  Возможные неконтролируемые возмущения: - удельные теплоемкости потоков с_рi и теплота испарения растворителя r_п .
  
• 
  Возможные управляемые переменные: .
  

• 
  На основании рис.3 выпарная установка является сложным многосвязным объектом по возможным управляющим воздействиям .
  

Типовая схема автоматизации процесса выпаривания.


Рис.4.
Типовое решение автоматизации процесса выпаривания.

9. 
   Регулирование.
   

• 
  Регулирование температурной депрессии ?_д по подаче исходного раствора G_р - как параметра, косвенно характеризующего показатель эффективности процесса выпаривания с_к .
  
• 
  Регулирование давления в сепараторе Р_п^апп по отбору паров растворителя G_п - для обеспечения материального баланса по паровой фазе.
  
• 
  Регулирование уровня в сепараторе h_к по отбору концентрированного раствора G_к - для обеспечения материального баланса по жидкой фазе.
  
• 
  Стабилизация расхода теплоносителя G_т - для обеспечения теплового баланса установки
  

10. 
    Контроль.
    

• 
  расходы - G_т, G_р, G_к, G_п;
  
• 
  температуры - ;
  
• 
  давление - Р_п ^апп, Р_т;
  
• 
  уровень концентрированного раствора в аппарате - h_к;
  

11. 
    Сигнализация.
    

• 
  существенные отклонения от задания;
  
• 
  Прекращение подачи исходного раствора G_р , при этом формируется сигнал «В схему защиты».
  

12. 
    Система защиты.
    

По сигналу «В схему защиты» - открывается магистраль G_п, отключается подача теплоносителя и отбор концентрированного раствора.
СОДЕРЖАНИЕ

---

Материалы к лекции №8