Предпроектная разработка технологических аппаратов и систем при переменных параметрах сырья

• Автор: Галеев, Эльдар Рафаилович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1.1. Математические модели технологических процессов.

1.1.1. Типовые модели. Описание технологических процессов типовыми моделями.

1.1.2. Математические модели аппаратов ХТС

1.2. Методы проектирования и оптимизации ХТС

ГЛАВА II. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ВХОДА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И СИСТЕМ ПО УСЛОВИЯМ УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНОГО ФУИКЦИОИРОВА ИЯ.
2.1. Определение состояния входа и проектирование технологических аппаратов по условиям удовлетворительного функционирования

2.1.1. Постановка задачи

2.1.2. Эквивалентное преобразование задачи

2.1.3. Алгоритм проектирования аппаратов

2.2. Проектирование технологических процессов по агрегированным показателям функционирования
2.2.1. Эквивалентное преобразование задачи
2.2.2. Построение допустимой стратегии
2.2.3. Функциональное уравнение аналитического проектирования.
2.2.4. Алгоритм расчета допустимой стратегии проектирования.
2.3. Проектирование технологических процессов по смешанным показателям функционирования
2.4. Проектирование технологических процессов с обратной связью.
ГЛАВА III. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВХОДА МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ
3.1. Уравнения материального баланса ректификационной установки
3.2. Уравнения теплового баланса ректификационной установки
3.3. Уравнения гидравлического расчета ректификационной установки.
3.4. Определение эффективности процесса разделения на контакных устройствах колонны
3.5. Математическое моделирование процесса разделения хлорметил изобутиленовой фракции и результаты промышленного эксперимента.
3.5.1. Определение числа теоретических ступеней разделения
3.5.2. Расчет эффективности разделения на колпачковых тарелках ректификационной колонны.
3.6. Проектирование массообменных аппаратов по условиям
удовлетворительного функционирования
ГЛАВА IV. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВХОДА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И НЕФТЕХИМИИ.ИЗ
4.1. Моделирование процесса разделения хлорметилизобутилеиовой фракции в каскаде ректификационных колонн.
4.1.1. Постановка задачи, ее преобразование.
4.1.2. Алгоритм построения допустимой стратегии проектирования
4.1.3. Результаты моделирования.
4.2. Моделирование технологического процесса разделения ШФЛУ
4.2.1. Постановка задачи
4.2.2. Математическая модель процесса. Экспериментальное исследование процесса разделения и достоверность математических моделей.
4.2.3. Алгоритм проектирования установки. Результаты моделирования установки.
4.2.4. Оптимизация технологических режимов установки разделения
4.3. Моделирование процесса получения эфиров
4.3.1. Постановка задачи
4.3.2. Математическая модель процесса. Экспериментальное исследование и сравнение результатов.
4.3.3. Алгоритм построения области изменения входных параметров установки
4.3.4. Результаты моделирования установки
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Применение данного метода в задачах проектирования требует высокого уровня квалификации инженерапроектировщика и наличие у него навыков решения различного класса задач. Кроме того, метод отличается значительной трудоемкостью в случае его использования при проектировании процессов при переменных параметрах сырья. Математические модели технологических процессов Математическое описание технологических процессов в зависимости от сложности процесса может быть представлено в виде системы алгебраических, дифференциальных, интегральных и интегродифференциальных уравнений, описывающих гидродинамику процесса в аппарате, кинетику реакций, уравнения материальных и тепловых балансов. При построении математического описания широко используется блочный принцип, лежащий в основе стратегии системного анализа , . Модель строится из отдельных логически законченных блоков, отражающих ту или иную сторону процесса. Такой прием позволяет разбить задачу на подзадачи и упростить ее решение. В зависимости от источника информации математические модели могут быть детерминированные и статистические экспериментальные. В детерминированных моделях за основу берутся физикохимические закономерности процесса, они позволяют в аналитической форме описывать процессы, опираясь на законы сохранения энергии, массы, импульса, законы гидродинамики и кинетики химических реакций. Детерминированные модели отличаются универсальностью и сложностью. Статистические модели мснсс сложные и в то же время имеют узкую область применения. Их получают в результате статистической обработки экспериментальных данных, собранных на исследуемом объекте. Обработка данных выполняется методами ре1рессионного анализа, планирования факторного анализа и др. Маркова , . Достоинствами такого подхода являются простота, наглядность математического аппарата и высокая достоверность получаемых решений. Таким образом, математические описание аппаратов ХТС, в которых протекают гидромеханические, тепловые, массообменные и химические процессы, основываются на законах сохранения субстанции. Расчет аппаратов ХТС предполагает определение условий предельного или равновесного состояния системы составление материального и энергетического баланса, на основе которого вычисляются расходы продуктов и количество потребляемой энергии определение оптимальных режимов работы и вычисление конструктивных параметров. Типовые модели. Характер протекания процессов в аппаратах химической технологии во многом определяется взаимодействием потоков жидкой и паровой фаз внутри аппарата. Разработка математических моделей аппаратов процессов проводится, как правило, на основе представлений о гидродинамике потоков. Все многообразие математических моделей потоков можно представить в виде типовых моделей . Время пребывания в системе всех частиц одинаково и равно отношению объема системы к объемному расходу жидкости. Условия протекания процесса во всех точках аппарата одинаковы и совпадают с условиями на его выходе. V объем системы, V объемная скорость потока. Модели идеального смешения и идеального вытеснения находят широкое применение при моделировании реакторов аппаратов, предназначенных для проведения химических превращений. Диффузионная модель образована из модели идеального вытеснения путем учета продольной и поперечной диффузии. При составлении однопараметрической диффузионной модели приняты следующие допущения изменение концентрации субстанции является непрерывной функцией координаты расстояния концентрация субстанции в данном сечении постоянна объемная скорость потока и коэффициент продольного перемешивания не изменяются по длине и сечению потока. В двухпарамстрической диффузионной модели учитывается перемешивание потока в продольном и радиальном направлениях. Гк коэффициент радиального перемешивания коэффициенты и принимаются постоянными по длине и сечению аппарата. Основой ячеечной модели является представление об идеальном перемешивании в пределах ячеек, расположенных последовательно, и отсутствии перемешивания между ячейками. Параметром, характеризующим модель, служит число ячеек т. При т 1 ячеечная модель переходит в модель идеального смешения, а при т оо в модель идеального вытеснения.