<< Пред. стр. 7 (из 7) След. >>
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. >>