Управление барабанными сушильными установками с рециркуляцией высушиваемого материала : на примере сушки технического углерода

• Автор: Чайкин, Олег Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБО ТЫ.

СТРУКТУРА И ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СУШКОЙ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Значение и место сушки сыпучих и раиулированньх материалов

в промышленном производстве.

1.2 Методы и оборудование сушки. Сушка гранулированных материалов.

1.3 Проблемы управления технологическими режимами процессов интенсивной сушки гранулированных материалов.

1.4 Системная организация процесса сушки гранулированных материалов.

1.5 Варианты управления потоками теплоносителя в сушильных установках барабаиного типа.
1.6 Постановка задачи исследований
ГЛАВА 2. Проблемы управления комбинированием.прямоточного и противоточного потоков теплоносителя.
2.1 Системные эффекты комбинированной схемы движения теплоносителя
2.2 Возможности управления перенаправлением потоков
отработанного теплоносителя.
2.3 Оценка эффектов перенаправления потока отсасываемого газа из зоны загрузки гранул в фильтр основного улавливания
ГЛАВА3. Разработка математических моделей сушкисчастичной рециркуляцией высушиваемого материала на примере производства технического углерода.
3.1 Ячеечная модель сушильного барабана.
3.2 Математическое описание разрушения гранул высушиваемого материала и уноса гранул.
3.3 Математическая модель сушильной установки с прямоточным движением теплоносителя в сушильном барабане.
3.4 Математическая модель сушильной установки с комбинированным движением теплоносителяв сушильном барабане
ГЛАВА 4. Автоматизация управления сушкойтехннческого углерода.
4.1 Разработка структурных схем управления сушильным барабаном с прямоточным движением теплоносителя
4.2 Разработка структурных схем управления сушильным барабаном
с комбинированным движением теплоносителя.1
4.3 Разработка структурных схем управления сушильным барабаном
с отводом теплоносителя в общий коллектор УГС.
ГЛАВА 5. Численное моделирование системы управления.
5.1 Численное моделирование схем АСР с прямоточным движением теплоносителя
5.2 Численное моделирование схем АСР с комбинированным движением теплоносителя.
Основные результаты работы
Приложение Л
Приложение Б
Приложение В
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Группа описанных моделей, дополненная упрощенным описанием движения пыли в тракте рецикла, образует математическую модель сушильной установки, для которой, как для объекта управления, формулируется постановка задачи оптимизации. В четвертой главе рассматриваются пути повышения качества стабилизации технологического режима сушки и разрабатываются схемы управления прямоточно-противоточным движением теплоносителя с дополнительным потоком хладагента. В пятой главе выполняется численное моделирование предложенных схем управления. Для подготовки программ численного моделирования используются концепции объектно-ориентированного программирования в среде Эе1рЫ. Программы имеют модульную структуру. Каждый модуль разработан для определенной схемы распределения теплоносителя и схемы автоматического управления. ГЛАВА 1. Сушка играет важную роль в различных отраслях промышленности и сельскохозяйственном производстве и является во многих случаях энергозатратным и крупнотоннажным процессом. Она издревле применяется во многих технологиях. Однако, если до XX века её применение носило эмпирический характер, то с его начала в связи с широкой промышленной организацией этого процесса во многих странах начались систематические исследования этого процесса, направленные, в первую очередь, па выявление закономерностей внутреннего массо- и теплопереноса [I]. Сушка влажных материалов сопровождается не только тепломассообменом, но и изменением технологических свойства высушиваемого материала. Поэтому тепломассообмен должен рассматриваться во взаимосвязи с технологическими показателями продукта. Для хрупких при малых значениях влажности гранулированных материалов первостепенное значение имеет значение локальных температур, в материалах, не допускающих пересушивания — значение локальных влагосодержаний, в материалах, подверженных усадке, растрескиванию и короблению - значение перепадов температур и влагосодержаний по их толщине. В первых двух случаях важным фактором становится расчёт не только кинетики сушки, но и расчёт локальных влагосодержаний и температур в нём (динамика процесса), что повышает роль математических моделей, основанных на дифференциальных уравнениях, описывающих внутренний тепломассоперснос. В последнем случае существенным является то, что развитие неоднородных полой влагосодержаний и температур в материале в ходе сушки приводит к возникновению механических напряжений. Согласно различным источникам такие параметры, как температура, время сушки и многие другие, могут повлиять и на качество высушиваемого продукта [3-6]. Механические напряжения могут привести к разрушению высушиваемых гранулированных материалов, что недопустимо. Крупнотоннажными и важными производствами, связанными с необходимостью использования сушки являются такие, как строительные, требующие применения песка, гравия, щебня; получение технического углерода, представляющее большую важность для резинотехнической промышленности; переработка отходов, играющая важную роль для экологии; производство удобрений для сельского хозяйства и другие. Целью сушки может являться воздействие на физико-химические свойства материалов, обеспечение их сохранности на продолжительный период, а также исключение перевозки- балласта. В технике наиболее распространена сушка влажных твёрдых, сыпучих и гранулированных материалов при их подготовке к переработке, использованию или хранению. Экспериментальному изучению процесса усадки, которое преимущественно проводилось применительно к керамическим материалам и древесине, посвящено большое количество работ, обобщение которых дано, в частности, в [7-]. Параллельно выполнялись исследования по разработке математических моделей, описывающих процесс сушки материалов, деформируемых в условиях тепломассообмена, с учётом его влажностноструктурных превращений [2]. Описание процесса сушки, включая его кинетику, в настоящее время находится на таком уровне, что это позволяет осуществить математическую постановку и решение задач оптимизации сушильных процессов, что и было осуществлено в ряде работ [, , ].