<< Пред.           стр. 7 (из 7)           След. >>

Список литературы по разделу

 
 
 Типовое решение автоматизации испарителей.
 1. Регулирование.
 * Регулирование уровня hж по подаче греющего пара Gгр - как показателя эффективности процесса нагревания в испарителе.
 * Регулирование давления Рп по отбору паровой фазы из испарителя - для обеспечения материального баланса по паровой фазе и стабилизации rж=f(Pп).
 
 2. Контроль.
 * расходы - Gгр, Gп , Gж ;
 * температуры - ;
 * давление - Ргр, Рж Рп ;
 * уровень - hж
 
 3. Сигнализация.
 * существенные отклонения hж и Рп от заданий;
 * резкое падение расхода технологического потока Gж , при этом формируется сигнал "В схему защиты".
 
 4. Система защиты.
 По сигналу "В схему защиты" - отключаются магистрали подачи греющего пара Gгр и отбора пара для технологических нужд.
 8.
 Материалы к лекции №8
 Автоматизация процесса выпаривания
 
 
 
 
 Движущая сила процесса выпаривания.
 
 
 * Движущей силой процесса выпаривания является полезная разность температур ??полезн :
 
  ??полезн = ?т - ?р-ракип (1).
 
 * Общая разность температур ??общ в процессе:
 
  ??общ = ?т - ?р-лякип (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-лякип -( ?г + ?д + ?гп ) (5).
 
 Температурная депрессия.
 
 * Определение ?д на основании (1) и (5):
 
  ?д = ?р-ракип - ?р-лякип (6).
 
 * Определение ?д по диаграммам "Р - ?".
 
 
 Диаграмма "Р - ?" для растворов и растворителей.
 
 
 
 Рис.1.
 
 
 * Из диаграммы следует, что при P=const ?д = ?р-ракип - ?р-лякип
 
 * Расчетные соотношения для ?д:
 
 - Для концентрированных растворов недиссоциирующихся веществ:
 
  (7),
 
 - Для концентрированных растворов диссоциирующихся веществ:
 
  (8),
 
 где R=8,31, дж/(моль*К);
 cк - концентрация растворенного вещества в концентрированном растворе, моль/моль;
 rпр-ля - теплота испарения растворителя, дж/моль;
 ?р-лякип - 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 Gп.
  Выделенная брызгоулавливателем жидкая фаза из паров растворителя возвращается в кипятильник 1 по циркуляционной трубе 4.
  Сконцентрированный раствор в виде потока Gк выводится из низа сепаратора.
 
 * Показатель эффективности процесса - концентрация концентрированного раствора ск.
 
 
 * Цель управления - обеспечение ск = скзд (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: Gр.
 
 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 qн и qк - интегральные теплоты растворения в начале и конце процесса.
 * На основании (5) и (6):
  (7).
 Предпочтительные управляющие воздействия:
 * для обеспечения теплового баланса процесса - расход теплоносителя Gт;
 * для косвенного регулирования показателя эффективности процесса - расход исходного раствора Gр.
 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 - Gк.
 
 Материальный баланс по паровой фазе (для раствора).
 
 Уравнение динамики:
  (11),
 где Мп - мольная масса паровой фазы (растворителя),
  кг/моль;
  Рп - давление в сепараторе, Па;
  ?п = ?к =?апп - температура в сепараторе, К,
  Vп - объем паровой фазы в сепараторе, м3 .
 Уравнение статики:
  (12).
 На основании (11) и (12): и предпочтительное управляющее воздействие Gп.
 
 Материальный баланс по жидкой фазе (для теплоносителя).
 
 Уравнение динамики:
  , (14),
 Уравнение статики:
  (15).
 На основании (14) и (15):
 . (16).
 Предпочтительное управляющее воздействие - Gкт.
 
 
 Материальный баланс по паровой фазе (для теплоносителя).
 
 Уравнение динамики:
  (17),
 где Мп - мольная масса теплоносителя, кг/моль;
  Рт мтр - давление теплоносителя в межтрубном
  пространстве кипятильника, Па;
  ?т - температура теплоносителя, К,
  Vтмтр - объем паровой фазы теплоносителя в
  межтрубном пространстве кипятильника, м3 .
 
 Уравнение статики:
  (18).
 На основании (17) и (18):
  (19).
 Предпочтительное управляющее воздействие Gт.
 
 
 Информационная схема процесса выпаривания.
 
 
 Рис.3
 
 * Возможные управляющие воздействия:.
 * Возможные контролируемые возмущения: .
 * Возможные неконтролируемые возмущения: - удельные теплоемкости потоков срi и теплота испарения растворителя rп .
 * 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 Gр - как параметра, косвенно характеризующего показатель эффективности процесса выпаривания ск .
 * Регулирование давления в сепараторе Рпапп по отбору паров растворителя Gп - для обеспечения материального баланса по паровой фазе.
 * Регулирование уровня в сепараторе hк по отбору концентрированного раствора Gк - для обеспечения материального баланса по жидкой фазе.
 * Стабилизация расхода теплоносителя Gт - для обеспечения теплового баланса установки
 
 10. Контроль.
 * расходы - Gт, Gр, Gк, Gп;
 * температуры - ;
 * давление - Рп апп, Рт;
 * уровень концентрированного раствора в аппарате - hк;
 
 11. Сигнализация.
 * существенные отклонения от задания;
 * Прекращение подачи исходного раствора Gр , при этом формируется сигнал "В схему защиты".
 
 12. Система защиты.
 По сигналу "В схему защиты" - открывается магистраль Gп, отключается подача теплоносителя и отбор концентрированного раствора.
 
 
 
 
 
 
 
 СОДЕРЖАНИЕ
 
 
 
 1. Материалы к лекции №1 3
 
 
 2. Материалы к лекции №2 7
 
 
 3. Материалы к лекции №3 15
 
 
 4. Материалы к лекции №4 20
 
 
 5. Материалы к лекции №5 29
 
 
 6. Материалы к лекции №6 38
 
 
 7. Материалы к лекции №7 46
 
 
 8. Материалы к лекции №8 62
 
 ??
 
 ??
 
 ??
 
 ??
 
 
 
 
 2
 
 
 

<< Пред.           стр. 7 (из 7)           След. >>

Список литературы по разделу