Математическое моделирование и автоматизированный расчет нестационарных тепловых процессов в емкостных аппаратах

• Автор: Верещагина, Полина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ГЛАВА 1 ВОЗМОЖНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРО- 8 ВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЕМКОСТНЫХ АППАРАТАХ
1.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
1.1.1 Проектирование ХТС
1.1.2 Проектирование отдельных единиц оборудова
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НЕСТА- 25 ЦИОНАРНОГО ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА В ЕМКОСТНОМ АППАРАТЕ
2.1 Обоснование методологии математического моделирования 25 теплового процесса в емкостном аппарате
2.2 Обоснование выбора и использования локальных областей
2.3 Математическая модель нестационарного теплового процес- 37 са в емкостном аппарате
2.4 Постановка задачи оптимизации тепловых процессов в емко- 47 стном аппарате и поиска конструктивных параметров теплообменных устройств
Глава 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ МАТЕ- 53 МАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.1 Обоснование выбора метода решения уравнений 53 математической модели

1.2 Методы тепловых расчетов емкостных аппаратов
1.3 Постановка задачи исследования

3.1.1 Решение нестационарной задачи теплопроводности
для полого неограниченного цилиндра
3.1.2. Решение нестационарной задачи теплопроводности

для полого двухслойного неограниченного цилиндра
3.1.3 Решение задачи переноса тепла жидкостью, движу- 66 щейся в режиме идеального вытеснения по каналу.
3.2 Итерационный алгоритм решения уравнений математиче- 70 ской модели
3.3 Проверка адекватности математической модели
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА ОТГОНКИ 99 БЕНЗИНА ПРОИЗВОДСТВА ПРИСАДКИ К
4.1 Решение задачи оптимизации процесса отгонки
4.2 Информационная система автоматизированного проектиро- 104 вания емкостного аппарата
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Проектирование нового химического производства, а также перепрофилирование существующего, напрямую связано с решением целого ряда прикладных задач.
В общих чертах набор задач, решаемых при проектировании нового производства, может выглядеть следующим образом:
- планирование объемов выпуска готовой продукции;
- аппаратурное оформление;
- конструирование оборудования;
- календарное планирование;
- компоновка оборудования;
- трассировка трубопроводов.
Важными этапами являются разработка аппаратурного оформления технологической схемы и конструирование емкостного оборудования.
Емкостные аппараты являются самым распространенным видом оборудования в химическом производстве. Выбор аппарата и его конструктивные особенности определяются характеристикой процесса, свойствами среды, производительностью технологической линии, температурными параметрами процесса и давлением, при котором процесс осуществляется.
При разработке аппаратурного оформления сложной и ответственной является задача определения режимов функционирования емкостного оборудования и длительности операций. Знание времени проведения операций позволяет правильно подобрать размеры и число аппаратов на каждой стадии технологической схемы.
При разработке конструкции не менее ответственной является задача нахождения основных размеров теплообменных устройств емкостного аппарата. Во-первых, из-за того, что от результата решения зависит стоимость эксплуатации аппарата, во-вторых, насколько в эксплуатации он буден надежен и безопасен.

- теплофизические характеристики материала корпуса, рубашки, змеевика и теплоизоляционного покрытия;
с2 - теплопередающая поверхность рубашки; - диаметр навивки встроенного змеевика; - диаметр трубки встроенного змеевика; - шаг навивки встроенного змеевика; - число витков змеевика;
Одной из основных задач, решаемых на этапе технологического расчета, является тепловой расчет.
Постановка задачи оптимизации тепловых процессов в емкостном аппарате и поиска конструктивных параметров теплообменных устройств выглядит следующим образом:
Необходимо найти такие диаметр трубки змеевика {с12), диаметр навивки змеевика (П’г), число витков змеевика (п), поверхность рубашки {Г'руо), виды (V/) и начальные температуры (Ю*т.НОС1г Ю*т.иос2) теплоносителей в рубашке и змеевике соответственно, продолжительность операций рабочего цикла аппарата (т), которые требуют подвода или отвода большого количества тепла
при которых эксплуатационные затраты на теплоносители при использовании емкостного аппарата будут минимальны, т.е.
_ . 7* * * * * *
ЭЗ (и 29 £) 29 П 2) Г руб, Vt) Ю т-нос1, ^0 т-нос!) Т
— ГПШ ЭЗ У1 2, РРУ5, V/, /0т-нос}, ^т-нос2 ) Т), (2.46)

гд zЭЗ=YJQi^Si - эксплуатационные затраты, (2.47)

/ - номер операции (из числа рассматриваемых: нагрев, охлаждение, выдержка, отгонка, догрузка),
к - число операций,