Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка и исследование компьютерной модели управления качеством продукта ректификации в насадочной колонне периодического действия

Диссертация: Разработка и исследование компьютерной модели управления качеством продукта ректификации в насадочной колонне периодического действия
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

До настоящего времени методы технологического расчета ректификационных установок базируются на понятиях уравнения рабочей линии и теоретической ступени контакта. Данные методы вполне удобны и оправданы для расчета тарельчатых колонн непрерывного действия. В случае расчета процесса ректификации с применением аппаратов насадочного типа могут применяться как методы, базирующиеся на понятии… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Информационно-аналитическое исследование
    • 1. 1. Анализ современных процессов формирования качества продуктов ректификации
      • 1. 1. 1. Сравнительный анализ методов и средств ректификации
      • 1. 1. 2. Регулирование работы насадочных ректификационных колонн
      • 1. 1. 3. Системы регулирования с вычислительными устройствами
    • 1. 2. Анализ методов расчета ректификационных колонн
    • 1. 3. Моделирование тепло — массообменных процессов ректификации
      • 1. 3. 1. Анализ основных закономерностей процессов тепло-массопереноса
      • 1. 3. 2. Анализ моделей процесса ректификации в насадочной колонне
    • 1. 4. Результаты поискового информационно-аналитического исследования
    • 1. 5. Цели, задачи и объект дальнейшего модельного исследования
  • Глава 2. Разработка математической модели процесса ректификации в насадочной колонне
    • 2. 1. Синтез математического описания процесса
    • 2. 2. Описание теплофизических и диффузионных параметров модели
    • 2. 3. Разработка базового программного продукта
  • Глава 3. Имитационное и материальное моделирование управления формированием качества продукта ректификации
    • 3. 1. Разработка и исследование цифровой системы управления насадочной колонной периодического действия
      • 3. 1. 1. Создание аппаратно-программного комплекса для имитационного моделирования управления процессом
      • 3. 1. 2. Разработка конструкции флегмоделителя
      • 3. 1. 3. Определение вида управляющих воздействий
    • 3. 2. Экспериментальные исследования с использованием материальной и виртуальной моделей
      • 3. 2. 1. Описание экспериментально-производственной (пилотной) установки
      • 3. 2. 3. Результаты моделирования и проверка на адекватность

Разработка и исследование компьютерной модели управления качеством продукта ректификации в насадочной колонне периодического действия (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

До настоящего времени методы технологического расчета ректификационных установок базируются на понятиях уравнения рабочей линии и теоретической ступени контакта. Данные методы вполне удобны и оправданы для расчета тарельчатых колонн непрерывного действия. В случае расчета процесса ректификации с применением аппаратов насадочного типа могут применяться как методы, базирующиеся на понятии теоретической ступени контакта, так и на понятие высоты единицы переноса. Все эти методы в той или иной мере теоретически обоснованы, но не являются достаточно точными.

В случае периодической ректификации или ректификации с переменной величиной потока питания получение продуктов с заданными параметра качества (управление качеством) обеспечивается путем непрерывной или краткопериодической генерацией управляющих воздействий с целью корректировки параметров процесса.

Для продуктовых колонн, предназначенных для получения одного целевого продукта (например, дистиллята), ставятся следующие задачи оптимального управления:

1) минимизация энергозатрат на получение целевого продукта заданной концентрации;

2) максимизация производительности по целевому продукту. ф.

Принципы создания современных цифровых АСУТП предполагают наличие математического описания объекта. В результате проведенного анализа существующих методов расчета насадочных колонн и требований к математическим моделям, являющихся базовыми для создания компьютерных систем прямого цифрового управления, был сделан вывод о целесообразности разработки математического описания процесса ректификации на основе фундаментальных уравнений тепломассопереноса, обладающего максимальным потенциалом прогностических возможностей.

Кроме того, математическая модель такого рода может служить базой для создания АРМ разработчиков ректификационных установок.

Данная работа посвящена вопросам исследования и совершенствования на базе компьютерного моделирования алгоритмов расчетов и процессов управления формированием качества верхнего продукта в ректификационных насадочных колоннах периодического действия. Такого рода установки широко применяются для реализации процессов утилизации, регенерации, а также в малотоннажных производствах.

Основные результаты, полученные в процессе выполнения работы.

• Реализовано информационно-аналитическое исследование формирования качества продукта в процессе ректификации. Проведенный анализ литературных данных и информации патентных источников позволил сделать вывод о целесообразности разработки математического описания процесса ректификации на базе фундаментальных уравнений тепломассопереноса, обладающего максимальным потенциалом прогностических возможностей.

• Осуществлен синтез математического описания процесса ректификации: в насадочной колонне на базе феноменологических представлений о механизмах протекающих процессов.

• Разработан пакет программ для компьютерной реализации полученного математического описания. Данный пакет может, служить-основой для создания систем автоматизированного проектирования ректификационных колонн насадочного типа, а также для реализации систем прямого цифрового управления формированием качества продуктов ректификации.

• Разработан аппаратно-программный модельный комплекс для синтеза и исследования системы прямого цифрового управления процессом ректификации.

• Разработана автоматизированная система управления пилотной ректификационной установкой.

• Разработана конструкция флегмоделителя — основного исполнительного элемента управления формированием качеством верхнего продукта в насадочной ректификационной колонне.

• Проведены экспериментальные исследования на пилотной установке с установкой начальных и поддержанием текущих параметров процесса на уровнях, полученных при имитационном моделировании на аппаратно-программном комплексе. В итоге доказана адекватность разработанной модели управления формированием качества продуктов ректификации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. С.А. Непрерывная ректификация трехкомпонентных смесей с С- и S- образным ходом линий сопряженных нод-ренод // Теоретические основы химической технологии. 2000. — Т.34. — № 5.- С. 514 — 519.
  2. А.В. Топологические инварианты распределения изоэнер-гетических многообразий в концентрационных симплексах исходных составов питания / А. В. Тимошенко, Л.А. Серафимов// Теоретические основы химической технологии. -1999. — Т.ЗЗ. № 2. — С.164−168.
  3. Н.В. Расчет материального баланса нефтеперерабатывающего предприятия / Н. В. Лисицин, С. В. Дрогов, Н. В. Кузичкин // Химическая промышленность. 2003. — № 2. — С.35- 40.
  4. В.П. Исследование математической модели реакционно-ректификационного процесса трехкомпонентной смеси с нелокализованной реакционной зоной / В. П. Патласов, В. А. Готлиб, Б. А. Гендельман //
  5. Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 3.- С.314−320.
  6. И.В. Метод оценки экономической эффективности гибких систем ректификационных колонн / И. В. Ананченко, В. К. Викторов // Теоретические основы химической технологии. 1997. — Т.31. — № 5. — С.495−497.
  7. А.Г. Граничные режимы в простой ректификационной колонне при разделении азеотропных смесей / А. Г Давыдян, М. Мэлоун, М. Дохерти // Теоретические основы химической технологии. 1997. — Т.31. -№ 4.- С.367−379.
  8. Е.В. Правило Банкрофта и возможность его использования при разработке технологических схем ректификации / Е. В. Демусенко, А. С. Мозжухин // Теоретические основы химической технологии.- 1997.-Т.31. № 5. — С.491−494.
  9. А.Ю. Информационный подход к масштабированию тепло-и массобменных процессов// Теоретические основы химической технологии.1999. Т.ЗЗ. — № 3. — С.328−336.
  10. А.Д. Линейные задачи тепло- и массопереноса: общие формулы и результаты// Теоретические основы химической технологии.2000.-№ 6.-С. 563−574.
  11. В.П. Нейтрализация агрессивных сред в трубчатых турбулентных аппаратах / В. П. Захаров, К. С. Минскер, Ф. Б. Шевляков и др.// Химическая промышленность. 2003. — № 3. — С.30−35.
  12. С.А. Оценка предельных возможностей процессов разделения/ С. А. Амелькин, И. М. Бурцлер, К. Н. Хоффманн и др. // Теоретические основы химической технологии. 2001. — Т.35. — № 3. — С.232 — 238.
  13. В.Г. Гидродинамика и массообмен пленки жидкости при полидисперсном капельном орошении / В. Г. Систер, О. Ю. Мартынов //
  14. Теоретические основы химической технологии. 2001. — Т.35. — № 2. — С. 164 171.
  15. В.К. Синтез теплоинтегрированных систем ректификации/ В. К. Викторов, Н. В. Кузичкин, М. В. Жуковец // Теоретические основы химической технологии. 2001. — Т.35. — № 1. — С.49 — 56.
  16. Ким Л. А. Учет перекрестных эффектов в нелокальных уравнениях переноса тепла и массы / JI.A. Ким, A.M. Бренер // Теоретические основы химической технологии. 1998. — Т.32. — № 3. — С.247 -249.
  17. А.А. Аналитическое исследование систем уравнений тепломассопереноса // Теоретические основы химической технологии. -1997.- Т.31. № 4. — С.361−366.
  18. Л.Э. Моделирование неэквимолярных процессов массо-теплопереноса в системах газ (пар) жидкость / Л. Э. Осипова, Э. Ш. Теляков, Н. А. Николаев // Теоретические основы химической технологии. — 1997. — Т.31.- № 3.- С. 274 — 280.
  19. Р.Ш. Исследование течения газожидкостной системы в трубе с периодически меняющимся сечением// Химическая промышленность. -2003.- № 12.- С.10−17.
  20. А.А. Малогабаритные трубчатые турбулентные реакторы вытеснения. Технология XXI века / А. А. Берлин, К. С. Минскер, В.П. Захаров// Химическая промышленность. 2003. — № 3. — С.36−45.
  21. JI.П. Турбулентный двухфазный массообмен в пленке жидкости// Теоретические основы химической технологии. 1997. — Т.31. -№ 2.- С.132−140.
  22. А.В. Качественный анализ реакционно-ректификационных систем / А. В. Солохин, С. А. Благов, B.C. Тимофеев // Теоретические основы химической технологии. 1996. -Т.30. — № 2. — С. 151−162.
  23. Ю.А. Возможные виды разделения непрерывных совмещенных реакционно-ректификационных процессов / Ю. А. Писаренко, Р. Ю. Данилов, JI.A. Серафимов // Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 6.- С.641−649.
  24. Ю.А. Использование режимов бесконечной эффективности в анализе статики реакционно-ректификационных процессов/ Ю. А. Писаренко, Р. Ю. Данилов, JI.A. Серафимов // Теоретические основы химической технологии.- 1995. Т.29. — № 6. — С.612−621.
  25. В.П. Качественное исследование математической модели динамики безотборного режима процесса ректификации бинарной смеси с химической реакцией // Теоретические основы химической технологии. -1995.- Т.29. № 3. — С.279−284.
  26. А.В. Метод расчета химико-технологических систем с обратными потоками / А. В. Анисимов, B.C. Тимофеев // Теоретические основы химической технологии. 1994. -Т.28. — № 6. — С.605−612.
  27. Джонова-Анатасова Д. Б. Коэффициент массопередачи в жидкой фазе для регулярно уложенных насадок / Д.Б. Джонова-Анатасова, С. Ц. Наков, Н. Н. Колев // Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 3. — С.265−267.
  28. В.Н. Полистационарность в процессах непрерывной ректификации / В. Н. Пономарев, О. И. Саксонова, B.C. Тимофеев // Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 4. — С.383−391.
  29. А.Д. Массо- и теплообмен частиц, капель и пузырей с потоком при различных усложняющих факторах / А. Д. Полянин, А.В. Вязьмин// Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. -№ 6. — С.595−604.
  30. А.А. Выбор формул для расчета параметров тепломассопереноса// Теоретические основы химической технологии. -1996.-Т.30. № 6. — С.605−610.
  31. В.П. О лимитирующих стадиях в процессах массопереноса при течении тонких пленок / В. П. Айнштейн, М. К. Захаров // Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 6. — С.624−633.
  32. А.С. Исследование высокоэффективных насадок при ректификации разбавленных растворов на основе .fi -фенилэтилового спирта// Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 5. — С.473−484.
  33. А. А. Качественное исследование некоторых нелинейных прямых и обратных задач тепломассопереноса // Теоретические основы химической технологии. 1996. — Т.ЗО. — № 1. — С.5−13.
  34. В.П. Качественное исследование математической модели динамики безотборного режима процесса многокомпонентной ректификации с химической реакцией // Теоретические основы химической технологии. -1996.-Т.30. № 1. — С.91−99.
  35. В.П. Метод интегральных многообразий в качественном исследовании процесса ректификации с химической реакцией / В. П. Патласов, В. А. Готлиб // Теоретические основы химической технологии. -1995. -Т.29. № 6. — С.622−630.
  36. А.В. Качественный анализ реакционно-ректификационного процесса с нелокализованной реакционной зоной / А. В. Солохин, С. А. Благов, B.C. Тимофеев и др. // Теоретические основы химической технологии. 1993. -Т.27. — № 5. — С.478−488.
  37. .А. О количественной оценке четкости разделения в ректификации // Теоретические основы химической технологии. 1995. — Т.29. — № 4. — С.390−394.
  38. Ю.Л. Влияние скорости фазовых потоков на разделение веществ в противоточной кристаллизационной колонне / Ю. Л. Кузьменко, А. А. Бакбергенов, С. К. Мясников и др. // Теоретические основы химической технологии.- 1995. Т.29. — № 4. — С.395−399.
  39. З.Н. Массоотдача в орошаемой насадке в режимах подвисания в инверсии фаз / З. Н. Мемедляев, Н. Н. Кулов, А. А. Ильиных и др. // Теоретические основы химической технологии. 1994. — Т.28. — № 1. -С.37.
  40. З.Н. Гидродинамика и массообмен в орошаемой насадке при пульсирующей подаче жидкости / З. Н. Мемедляев, Н. Н. Кулов, В. М. Маскалик // Теоретические основы химической технологии. 1994. — Т.28. -№ 5.- С.483−489.
  41. С.В. Разработка автоматизированной системы научных исследований и проектирования технологических процессов тепломассопереноса / С. В. Мищенко, С. В. Пономарев // Теоретические основы химической технологии. 1994. -Т.28. — № 5. — С.547−555.
  42. В.Ф. Явление последовательного взаимодействия вихрей в регулярно-расположенной насадке массообменных аппаратов / В. Ф. Петин,
  43. О.С. Балабеков // Теоретические основы химической технологии. 1994. — Т.28.- № 4.- С.328−335.
  44. Е.Я. Исследование кинетики массо- и теплопереноса при разделении многокомпонентных смесей // Теоретические основы химической технологии. 1994. — Т.28. — № 3. — С.223−242.
  45. Е.Я. Исследование кинетики массо- и теплопереноса при разделении многокомпонентных смесей // Теоретческие основы химической технологии. 1994. — Т.28. — № 4. — С.348−370.
  46. В.В. О воздействии электромагнитного излучения на ассоциаты молекул в газовой фазе / В. В. Максимов, А. Н. Орлов, Ю. Н. Петров и др. // Теоретические основы химической технологии. 1994. — Т.28. — № 4.-С.371−374.
  47. А.А. Теплообмен при образовании пузырей // Теоретические основы химической технологии. 1994. — Т.28. — № 2.- С.185−187.
  48. В.А. Анализ эволюции фазовых портретов динамических систем ректификации / В. А. Готлиб, В. А. Митропольская, А. С. Мозжухин // Теоретические основы химической технологии. 1993. — Т.27. — № 5. — С.489−494.
  49. А.Г. Режим минимальной флегмы в ректификационной колонне со средним резервуаром / А. Г. Давыдян, В. Н. Кива, В. М. Платонов // Теоретические основы химической технологии. 1993. — Т.27. — № 4. — С.368−372.
  50. В.Н. Возможные составы продуктов ректификации тройной смеси с бинарным седлом / В. Н. Кива, И. М. Марченко, Ю. Н. Гарбер // Теоретические основы химической технологии. 1993. — Т.27. — № 4. — С.373−380.
  51. А.И. О нелинейных уравнениях для ячеечных моделей// Теоретические основы химической технологии. 1993. — Т.27. — № 2. -С. 130 135.
  52. В.А. О кинетике некоторых процессов разделения смесей // Теоретические основы химической технологии. 1993. — Т.27. — № 1. — С. 1417.
  53. Л.П. Методы расчета гидродинамики тепломассообмена в системах с подвижной поверхностью раздела // Теоретические основы химической технологии. 1993. — Т.27. — № 1. — С. 18−27.
  54. А.В. Массообмен и инверсия фазового состава при росте двухфазных кристаллических слоев / А. В. Рассказов, С. К. Мясников // Теоретические основы химической технологии. 1992. — Т.26. — № 1. — С.3−24.
  55. А.Г. Периодическая ректификация в двухсекционной колонне со средним резервуаром при различающихся потоках пара в секциях/ А. Г. Давыдян, В. Н. Кива, В. М. Платонов // Теоретические основы химической технологии. 1992. — Т.26. — № 2. — С.163−172.
  56. А.Г. Периодическая ректификация многокомпонентных смесей в двухсекционной колонне со средним резервуаром / А. Г. Давыдян, В. Н. Кива, В. М. Платонов // Теоретические основы химической технологии. -1992. -Т.26.- № 4. С.467−478.
  57. М.К. Совместное проектирование ректификационного объекта и системы управления / М. К. Гималаев, Э. Ш. Теляков, В.Б.
  58. Покровский// Теоретические основы химической технологии. 1992. — Т.26.2.-0.312−316.
  59. Хиао — Мин Ху. Применение оценки скорости переноса для расчета бинарных коэффициентов массопередачи и моделирование многокомпонентной ректификации / Хиао — Мин Ху, Фу Шен // Теоретические основы химической технологии. 1992. — Т.26. — № 4. — С.486−494.
  60. . Неадибатическая ректификация в роторно-пленочной колонне с коническими тарелками / Ж. Тасев, X. Генчев // Теоретические основы химической технологиии. 1992. — Т.26. — № 4. — С.556−562.
  61. Э. Руководство к лабораторной перегонке / Пер. с нем. В. И. Чернышева, А.В. Шафрановского- Под ред. В. М. Олевского. М.: Химия, 1980.- 520 с.
  62. Л.Б. Химия и технология топлив и масел / Л. Б. Кантерман, Б. С. Духан, П. Г. Иванов // Теоретические основы химической технологии. 1958, — Т.З. — № 5. — С.57−60.
  63. Дж. Справочник инженера-химика. Т.1./ Пер. с англ. под ред. Н. М. Жаворонкова, П. Г. Романкова. — JL: Химия, 1969. — 640 с.
  64. В.В. Методы кибернетики в химиии и химической технологии. М.: Химия, 1985. — 448 с.
  65. В.В. Основы массопередачи. Системы газ жидкость, пар — жидкость, жидкость — жидкость. — М.: Высшая школа, 1979. — 288 с.
  66. Дж. Справочник инженера-химика. Т. II./ Пер. с англ. под ред. Н. М. Жаворонкова, П. Г. Романкова. — JL: Химия, 1969. — 650 с.
  67. С. Фазовые равновесия в химической технологии.- В 2ч.-Ч.1./ Пер. с англ. А. В. Беспалова, А. П. Жукова, В.В. Паукова- Под ред. B.C. Бескова- М.:Мир, 1989.-304с.
  68. С. Фазовые равновесия в химической технологии.- В 2 ч.-Ч.2./ Пер. с англ. А. В. Беспалова, А. П. Жукова, В.В. Паукова- Под ред. B.C. Бескова- М.: Мир, 1989. 360 с.
  69. B.JI. Технология спирта / В Л. Яровенко, В. А. Маринченко, В. А. Смирнов. М.: Колос, 1999. — 464 с.
  70. И.Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса. — Л.: Химия, 1979. -208 с.
  71. П.Г. Теплообменные процессы химической технологии / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов. Л.: Химия, 1982. — 288 с.
  72. С.С. Основы теории теплообмена. — М.: Наука, 1970. -214с.
  73. В.П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. М.: Энергоиздат, 1981. — 416 с.
  74. A.M. Промышленные тепломассообменные процессы и: установки. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 328 с.
  75. А.И. Процессы и аппараты химической промышленности / А. И. Скобло, И. А. Трегубова, Ю. К. Молоканов. -М.: Химия, 1982. 584 с.
  76. А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия, 1982. — 288 с.
  77. В.П. Математические модели и алгоритмы расчета массообменных и тепловых процессов / В. П. Бельков, В. В. Кафаров. — М.: МХТИ, 1985.-312 с.
  78. Ю.А. Тепломассоперенос. Минск: ИТМО АН БССР, 1979.-217с.
  79. A.M. Промышленные тепло-массообменные процессы и установки / A.M. Бакластов, В. А. Горбенко, О. Л. Данилов. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 328 с.
  80. М.А. Основы теплопередачи / М. А. Михеев, И. М. Михеева.-М.: Энергия, 1977. 344 с.
  81. С.И. Теория тепломассообмена / С. И. Исаев, И. А. Кожинов, В. И. Кофанов. М.: Высшая школа, 1979. — 495 с.
  82. В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В. В. Кафаров, М. Б. Глебов. М.: Высшая школа, 1991.-400 с.
  83. Г. В. Разработка компьютерной модели управления качеством продукта ректификации в насадочной колонне периодического действия / Г. В: Леонов, О. Ю. Щербина, А. В. Жданов // Вестник алтайской науки. -2001№ 1.- С.217−221.
  84. В.М. Абсорбция газов. — М.: Химия, 1976. 656 с.
  85. Е.В. Тепло— и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Е. В. Аметистов Е.В. и др.- Под ред. В. А. Григорьева и В. М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. — 365 с.
  86. Александровский А.Д. Delphi 5. Шаг в будущее. М.: ДМК, 1999. -528с.
  87. В.В. Турбо Паскаль. М.: УИЦ МВТУ ФЕСТО ДИДАКТИК, 1992. — 304 с.
  88. Патент РФ № 2 200 611, МКИ В01 D 3/32. Устройство для деления потока жидкости массообменного аппарата / В. А. Куничан, Г. В. Леонов, О. Ю. Щербина, Д. В. Чащилов. 2003. — Б.и. № 8.
  89. С.Г. Электричество. — М.: Наука, 1985. 576 с.
  90. Е.С. Электрические измерения физических величин / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. Л.: Энергоатомиздат, 1983. — 514 с.
  91. Н.Н. Измерение электрических и неэлектрических величин. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 317 с.
  92. Г. В. Синтез компьютерной модели процесса ректификации в насадочной колонне периодического действия / Г. В. Леонов, О.Ю. Щербина// Исследовано в России. 2003. — № 176. — С.2133−2142. -http://zhurnal.ape.relaern.ru/articles/2003/176.pdf.
  93. М.Т. Планирование эксперимента и статистическая обработка данных: Учебное пособие. Томск: ТГТУ, 2000. — 231с.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?