|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УПАРИВАНИЯ ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УПАРИВАНИЯ ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ Курсовой проект по дисциплине «Моделирование объектов и систем автоматизации»
Специальность 1-53 01 01 Автоматизация технологических процессов и производств Специализация 1-53 01 06 Автоматизация технологических процессов и производств пищевой промышленности
Руководитель проекта Выполнил ктн., доцент студент группы АТПП-091 И.Д. Иванова Ю.В. Горевой «___»______________2013 г. «___»______________2013 г.
Могилев 2013 Содержание
Аннотация Анализ состояния проблемы. Постановка задачи 1 Исследование технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 1.1 Формализация объекта исследования. Разработка математической модели 1.2 Выбор и обоснование модели для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 1.3 Планирование эксперимента. Полный факторный эксперимент 1.4 Выводы 2 Решение задачи моделирования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.1 Разработка имитационной модели технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.2 Разработка алгоритма программы для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.3 Выбор и обоснование программного обеспечения. Разработка программы для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.4 Выводы 3 Обработка результатов моделирования 3.1 Статистический анализ 3.2 Корреляционный анализ 3.3 Регрессионный анализ 3.4 Дисперсионный анализ 3.5 Анализ модели на адекватность 3.6 Выводы Заключение Список используемых источников Приложение
Аннотация
Постановка задачи Целью данного курсового проекта является исследование количества греющего пара, поступающего в тепловую рубашку аппарата для поддержания требуемой температуры. Температуру необходимо поддерживать таким образом, чтобы на выходе получить продукт с заданными показателями качества (содержание сухих веществ в готовом продукте должно быть в пределах 34 – 36 %). При этом необходимо учитывать и качество исходного сырья, концентрация сухих веществ в котором должна быть в пределах 9 – 11%. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1 Разработать и исследовать математическую модель упаривания послеспиртовой барды, которая позволит установить зависимость производительности выпарного аппарата от температуры греющего пара. 2 Провести планирование эксперимента для определения вида зависимости между исследуемыми параметрами процесса. 3 Выбрать и обосновать модель для разработки концептуальной и имитационной модели исследования процесса. 4 Разработать на ЭВМ имитационную модель упаривания послеспиртовой барды для исследования зависимости производительности выпарного аппарата от температуры греющего пара. 5 Провести анализ полученных данных и дать рекомендации по их использованию.
Исследование технологического процесса упаривания послеспиртовой барды Выбор и обоснование модели для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды
Процесс, происходящий в данной схеме, является процессом обслуживания потока сырья (раствора послеспиртовой барды с хн = 9 – 11 % СВ ) и получения готового продукта (раствора послеспиртовой барды с хк = 34 – 36 % СВ). Полученное уравнение материального баланса устанавливает однозначное функциональное соответствие между входными переменными (начальной и конечной концентраций продукта) и выходной величиной (расход греющего пара). Эта зависимость была установлена на основании физических законов, представляющих процесс упаривания. Таким образом, на основании полученных результатов можно предположить, что мы имеем дело с детерминированной математической моделью исследуемого процесса. По характеру режима функционирования объекта модель будет являться статической, были приняты допущения о незначительном изменении некоторых величин во времени, поэтому будем считать их константами. Но некоторые величины (начальная (хн) и конечная (хк) концентрации) изменяются независимо от времени случайным образом в некотором заданном диапазоне (хн=9–11 %, хк=34–36 %). На рисунке 2 представлена концептуальная модель процесса упаривания послеспиртовой барды.
Планирование эксперимента. Полный факторный эксперимент
Эксперимент проводится в целях отыскания условий протекания процессов, обеспечивающих оптимальное значении выбранного параметра (экстремальная задача), и построения интерполяционной формулы для предсказания значений изучаемого параметра, зависящего от ряда факторов (интерполяционная задача). Полным факторным экспериментом (ПФЭ) называется эксперимент, в котором реализуются все возможные сочетания n-уровней независимых управляемых факторов, каждый из которых варьируется на двух уровнях. Число этих комбинаций N = 2n определяет тип ПФЭ. Уровни факторов представляют собой границы исследуемой области по данному технологическому параметру. Сущность факторного эксперимента состоит в одновременном варьировании всех факторов по определенному плану и использовании результата эксперимента для определения коэффициентов b0, b1, b2, b12 уравнения регрессии
y=b0+b1xн+b2xк+…+bnxнxк
где Xi – факторы (начальная и конечная концентрации i=к, н). Введем понятие нижнего XiН и верхнего XiВ уровня фактора хi. В данном случае XНН=9%, ХКН=34%, ХНВ=11, ХКВ=36%. Затем выбирается интервал варьирования по каждой переменной – расстояние по данной оси от центра до экспериментальной точки. Центр, или основной уровень плана
Интервал варьирования
Рассмотрим также понятие нулевого уровня фактора хi. Прибавление интервала варьирования Dхi к нулевому уровню дает верхний уровень, а вычитание - нижний. Обычно верхние и нижние уровни факторов обозначаются символами «+1» и «-1», что соответствует кодированию факторов по формуле
где xi0 – значение в центре плана (нулевой фактор); xi – значение переменной величины; Dx – значение интервала варьирования.
Для данного процесса ХН0=10%, ХК0=35%, DхН=1% и DхК=1%. Кодирование будет следующее ХНВ= +1; ХКВ= +1; ХНН= -1; ХКН=-1. Кодирование факторов означает переход от системы координат в натуральных единицах к системе координат в кодированной форме. Каждая точка факторного пространства (+1; +1), (+1; -1), (-1; +1), (-1; -1) это опыт в исследованиях. В общем случае эксперимент, в котором реализуются все возможные сочетания факторов, полным факторным экспериментом (ПФЭ). Если каждый из n факторов варьируется на двух уровнях, то получается ПФЭ типа 2n. Запись всех комбинаций факторов в кодированной форме образует матрицу планирования. Таблица 1 является матрицей планирования для двух факторов на двух уровнях. В матрице приведены результаты Jj1,..., Jjm в опытах и среднее значение по i-ой строке матрицы, х0 - столбец значений фиктивной переменной.
Таблица 1 – Матрица планирования
где bJ – значение коэффициентов уравнения регрессии; m – количество опытов; Y – значение результатов в опытах; х – значение переменной величины.
Для установления зависимости выходной величины (расход греющего пара) от входных величин (начальная и конечная концентрации послеспиртовой барды) необходимо составить уравнение регрессии для выходной величины y по двум факторам
y=b0+b1x1+b2x2+b12x1x2.
Для этого рассчитаем коэффициенты уравнения регрессии
b0=(0, 134+0, 130+0, 145+0, 142)/4=0, 138, b1=(0, 134+0, 130-0, 145-0, 142)/4= -0, 00575, b2=(0, 134-0, 130+0, 145-0, 142)/4=0, 00175, b12=(0, 134-0, 130-0, 145+0, 142)/4=0, 00025.
Следовательно, искомое уравнение регрессии имеет вид
y=0, 138-0, 00575x1+0, 00175x2+0, 00025x1x2.
Конечная формула представляет собой уравнение регрессии для выходной переменной y. Она выражает зависимость выходной величины y (расход греющего пара) от 2-х факторов входной величины (начальной и конечной концентраций послеспиртовой барды).
Выводы
В данной главе схематически представлен технологический процесс, его описание, а также параметры, необходимые для исследования. Записаны уравнения материального и теплового балансов, которые описывают процессы в выпарном аппарате. Разработана математическая модель процесса упаривания послеспиртовой барды, чтобы найти количество греющего пара, поступающего в тепловую рубашку аппарата для поддержания требуемой температуры. Выбрана и обоснована математическая модель. Разработана и описана концептуальная модель процесса упаривания послеспиртовой барды. Проведено планирование эксперимента; полный факторный эксперимент, в результате получено уравнение регрессии.
Выводы МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УПАРИВАНИЯ ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ Курсовой проект по дисциплине «Моделирование объектов и систем автоматизации»
Специальность 1-53 01 01 Автоматизация технологических процессов и производств Специализация 1-53 01 06 Автоматизация технологических процессов и производств пищевой промышленности
Руководитель проекта Выполнил ктн., доцент студент группы АТПП-091 И.Д. Иванова Ю.В. Горевой «___»______________2013 г. «___»______________2013 г.
Могилев 2013 Содержание
Аннотация Анализ состояния проблемы. Постановка задачи 1 Исследование технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 1.1 Формализация объекта исследования. Разработка математической модели 1.2 Выбор и обоснование модели для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 1.3 Планирование эксперимента. Полный факторный эксперимент 1.4 Выводы 2 Решение задачи моделирования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.1 Разработка имитационной модели технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.2 Разработка алгоритма программы для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.3 Выбор и обоснование программного обеспечения. Разработка программы для исследования технологического процесса упаривания послеспиртовой барды 2.4 Выводы 3 Обработка результатов моделирования 3.1 Статистический анализ 3.2 Корреляционный анализ 3.3 Регрессионный анализ 3.4 Дисперсионный анализ 3.5 Анализ модели на адекватность 3.6 Выводы Заключение Список используемых источников Приложение
Аннотация
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-01; Просмотров: 635; Нарушение авторского права страницы
.