КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Лекции №13 Автоматизация процесса абсорбции. Равновесие в процессе абсорбции
Вопросы, рассматриваемые в лекции: 1. Закон Генри. 2. Математическое описание статики процесса абсорбции. 3. Информационная схема объекта управления. 4. Типовая схема автоматизации.
Число степеней свободы для системы бинарный газ+жидкость: S = k – f + 2=3-2+2=3. Переменные для данной системы: температура q, давление Р; концентрации С. Равновесие такой системы при постоянных q и Р описывается законом Генри: , (1) где m - коэффициент распределения: , (2) где Е - константа Генри: , (3) где q - дифференциальная теплота растворения; R - универсальная газовая постоянная; С - константа. На основании (2) и (3) коэффициент распределения m зависит от P и q следующим образом: при Р, m¯; при q, Е ®. m. Следовательно, растворимость газа в жидкости на основании (1), определяемая как: , увеличивается с увеличением давления Р и уменьшением температуры q¯. Рисунок 1 - Схема насадочного абсорбера
Объект управления
1, 2 – холодильники; 3 – абсорбционная насадочная колонна.
Рисунок 2 - Схема абсорбционной установки
Работа схемы. Исходная газовая смесь Gг и абсорбент Gа в холодильниках 1 и 2 охлаждаются до заданных температур qг0 и qа0 и противотоком подаются в колонну 3. В колонне 3 происходит извлечение целевого (распределяемого) компонента из исходной газовой смеси с помощью жидкого абсорбента. В результате массообменного процесса между газовой и жидкой фазами получают: · в низу колонны - насыщенный абсорбент Gна с концентрацией целевого (распределяемого) компонента сна; · в верху колонны - обедненную газовую смесь Gог с концентрацией целевого (распределяемого) компонента сог. Показатель эффективности процесса - концентрация распределяемого компонента в обедненной газовой смеси сог. Цель управления - обеспечение сог = согзд на минимально возможном для данной установки значении. Материальный баланс по целевому компоненту. Материальный баланс по целевому компоненту в газовой фазе. Уравнение динамики: , (1) где Мгна - масса целевого компонента, переходящая из газовой фазы в жидкую в единицу времени, кг/ч. Уравнение статики : . (2) Из выражений (1) и (2) следует, что:, (3) где Мгна - определяется уравнением массопередачи. Материальный баланс по целевому компоненту в насыщенном абсорбенте. Уравнение динамики: . (4) Уравнение статики : . (5) Из выражений (4) и (5) следует, что: , (6) где Mгна - определяется уравнением массопередачи. Материальный баланс по общему количеству целевого компонента в процессе абсорбции. Уравнение динамики: . (7) Уравнение статики : . (8) На основании (7) и (8): . (9) Аналогично, можно получить: . (10) Материальный баланс по жидкой фазе. Уравнение динамики: , (11) Уравнение статики: . (12) На основании (11) и (12): . (13) Материальный баланс по газовой фазе. Уравнение динамики: , (14) где Мог - мольная масса обедненной газовой смеси, кг/моль; Рог - давление в колонне, Па; qог - температура в колонне (по газовой фазе), К, Vог - объем газовой фазы в колонне, м3. Уравнение статики: . (15) На основании (14) и (15) можно считать: , (16) Предпочтительное управляющее воздействие Gог.
Тепловой баланс в абсорбере. Уравнение динамики для холодильника1: . (17) Уравнение статики при : . (18) На основании (17) и (18) можно считать: . (19) Предпочтительное управляющее воздействие Gхл1. Уравнение динамики для холодильника 2. . (20) На основании (20) можно считать: . (21) Предпочтительное управляющее воздействие Gхл2. Рисунок 3 - Информационная схема для установки с показателем эффективности сог.
· Возможные управляющие воздействия:. · Возможные контролируемые возмущения: . · Возможные неконтролируемые возмущения: . · Возможные управляемые переменные: .
Рисунок 4 - Схема абсорбционной колонны как многосвязного объекта при показателе эффективности сог.
Рисунок 5 - Информационная схема для установки с показателем эффективности сна.
· Возможные управляющие воздействия, контролируемые и неконтролируемые возмущения те же, что и в системе с показателем эффективности сог. · Возможные управляемые переменные: . Рисунок 6 - Схема абсорбционной колонны как многосвязного объекта при показателе эффективности сна
Рисунок 7 - Типовая схема автоматизации процесса абсорбции
1.Регулирование. · Регулирование сог по подаче абсорбента Gа - как показателя эффективности процесса абсорбции. · Регулирование давления верха колонны Рв = Рог по отбору обедненной газовой смеси Gог - для обеспечения материального баланса по газовой фазе. · Регулирование уровня hна по отбору насыщенного абсорбента Gна - для обеспечения материального баланса по жидкой фазе. · Регулирование температуры исходных материальных потоков газа qг0 и абсорбента qа0 по подаче хладоагентов Gхл1 и Gхл2 соответственно - для обеспечения теплового баланса установки. · Стабилизация расхода исходной газовой смеси Gг - для обеспечения заданной производительности установки. 2.Контроль. · расходы - Gг, Gа, Gог, Gна, Gхл1, Gхл2; · температуры - ; · давление - Рв, Рн, DР; · уровень насыщенного абсорбента - hна; · концентрация - сог. 3.Сигнализация. · существенные отклонения сог от согзд; · значительное повышение Рв > Рпред, при этом формируется сигнал «В схему защиты». 4.Система защиты. По сигналу «В схему защиты» - открывается магистраль Gог, закрываются все остальные магистрали.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2268; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |