Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Формализация объекта исследования. Разработка математической модели



В данном пункте необходимо произвести формализацию процесса, т.е. осуществить переход от содержательного описания объекта к его математической модели.

На рисунке 1 изображена схема процесса упаривания послеспиртовой барды.

Рисунок 1 – Схема процесса упаривания послеспиртовой барды

 

Поступающий на выпарку раствор послеспиртовой барды с массовой долей сухих веществ хн = 9 – 11 % и начальным массовым расходом (Gн) проходит через сепаратор для отделения конденсируемых газов. Температура в сепараторе измеряется термометром сопротивления ТСПУ-9313 и регулируется при помощи регулирующего блока Р12. После этого раствор поступает в водоподогреватель, обогреваемый острым паром до температуры Tн=73-750С. Температура раствора на выходе из водоподогревателя измеряется термометром сопротивления ТСПУ-9313 и стабилизируется при помощи регулирующего блока Р12. Данный регулятор работает с термометром сопротивления ТСПУ-9313. Далее раствор поступает в выпарной аппарат.

Позиционный регулятор Овен 2ТРМ1 работает с уровнемером буйковым электрическим УБ-ЭМ-Ex. Уровень раствора в выпарном аппарате автоматически поддерживается на заданном значении изменением подачи барды.

Подача раствора на выпаривание регулируется и в зависимости от уровня жидкости в кипятильном котле. Испаренная вода конденсируется в конденсаторе и отводится через сепаратор. Температура в кипятильном котле поддерживается регулятором Р21, воздействующим на расход пара и не превышает Tк=94 - 960С.

При повышении температуры в кипятильном котле регулятор Р21 увеличивает отбор упаренного концентрата из кипятильного котла, что вызывает снижение уровня в нем и, как следствие, увеличение подачи раствора на упаривание. Кроме того, данный регулятор снижает поступление в котел греющего пара.

Вторичный пар, образующийся в паровом пространстве выпарного аппарата, засасывается турбокомпрессором; в турбокомпрессоре пар сжимается, и его температура повышается до величины, необходимой для обогрева аппарата. После турбокомпрессора пар поступает в нагревательную камеру выпарного аппарата, где он конденсируется и отводится через сепаратор конденсата. Отвод конденсата автоматически регулируется регулятором уровня Овен 2ТРМ1.

В выпарном аппарате испаряется приблизительно столько влаги, сколько расходуется первичного пара. Теоретически при применении сжатого вторичного пара его количество должно быть достаточно для обогрева аппарата. На практике приходится добавлять свежий пар, расход которого автоматически устанавливается регулятором Р21. Данный регулятор работает с датчиком давления Cerebar. Расход устанавливается в зависимости от давления пара в верхней части выпарного аппарата.

Упаренный до нужной концентрации раствор отбирается из нижней части аппарата. Разность температур, измеряется термометрами сопротивления ТСПУ-9313. На выходе из выпарного аппарата массовая доля сухих веществ в барде составляет хк = 34 – 36 %.

Разность температур между раствором послеспиртовой барды и вторичным паром характеризует степень упаривания раствора и может служить мерой его концентрации. Отвод упаренного раствора осуществляется автоматически регулятором Р21.

 

Таким образом математическая модель будет представлена в виде системы уравнений, состоящей из уравнения материального баланса по исходному продукту

 

Примем V=const, t=0, тогда

при из предыдущего соотношения следует уравнение статического режима

Gн = Gк + W.

 

Уравнения материального баланса по сухим веществам

 

Gн ·хн = Gк ·хк.

 

Уравнения теплового баланса

 

,

Δ Н= Н" - Н'.

 

где Gн, Gк – начальный и конечный массовые расходы исходного и готового продуктов (кг/с), W – массовый расход выпаренной влаги (кг/с), хн, хк – соответственно, начальная и конечная концентрации сухих веществ в растворе (%), D – массовый расход теплоносителя (кг/с), r – удельная теплота испарения (кДж/кг), Н" и Н' – удельная энтальпия сухого насыщенного пара и кипящей воды, соответственно (кДж/кг), 1, 03 – коэффициент, учитывающий потери тепла.

 

Исходные данные

хн = 9 – 11 % СВ;

хк = 34 – 36 % СВ;

Gн = 700 кг/ч=0, 194 кг/с;

Tн=73 - 750С;

Tк=94 - 960С;

r = 2200кДж/кг;

Δ Н = 2410 кДж/кг.

 

Величины Gн, Δ Н и r ввиду их незначительного изменения во времени будем считать постоянными. На основании заданных уравнений и исходных данных составим математическую модель процесса упаривания.

Из уравнений материальных балансов выразим неизвестные величины и подставим их в уравнение теплового баланса

W = Gн – Gк,

Gк = Gнxн/xк,

W = Gн – Gнxн/xк = Gн·(1 – xн/xк),

W=D = 1, 03·Gн ·(1 – xн/xк)·r/ Δ Н.

 

Подставив известные данные получим математическую модель процесса упаривания

 

D = 0, 212 ·(1 – xн/xк)·2200000/ 2410000=0, 193·(1 – xн/xк).

 

Таким образом, полученное уравнение будем считать математической моделью исследуемой системы. Основными влияющими факторами на ход процесса являются начальная (хн) и конечная(хк) концентрации сухих веществ в продукте.

 


Поделиться:



Популярное:

  1. I. Разработка и принятие Конституции.
  2. IX. Разработка тезисов доклада для защиты
  3. SWOT-анализ объекта исследования, группировка ключевых факторов повышения уровня жизни населения
  4. V. Понятия моделирующая система и вторичная моделирующая система
  5. Актуальные проблемы когнитивной ортологии связаны с моделированием феномена нормы в языковой картине мира.
  6. Анализ издержек и разработка ценовой политики.
  7. Анализ конкурентоспособности фирмы и разработка деловой рыночной стратегии.
  8. Анализ ТЭП и разработка предложений по повышению эффективности рассматриваемого объекта.
  9. Базовая модель в контексте формализованной схемы моделирования хозяйственного механизма
  10. Баланс сил, модели миропорядка и проблемы глобализации
  11. Баня, водка, гармонь и лосось: набросок модели «Имидж страны»
  12. Бренд-программа «Российское лицо Британского совета»: набросок модели «Своя страна для граждан зарубежья»


Последнее изменение этой страницы: 2016-09-01; Просмотров: 468; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.013 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь