Разработка и исследование компьютерной модели управления качеством продукта ректификации в насадочной колонне периодического действия

• Автор: Щербина, Оксана Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Информационноаналитическое исследование

1.1 Анализ современных процессов формирования качества продуктов ректификации

1.1.1 Сравнительный анализ методов и средств ректификации.

1.1.2 Регулирование работы насадочных ректификационных колонн.

1.1.3 Системы регулирования с вычислительными устройствами

1.2 Анализ методов расчета ректификационных колонн.

1.3 Моделирование тепло массообменных процессов ректификации.

1.3.1 Анализ основных закономерностей процессов тепломассопереноса

1.3.2 Анализ моделей процесса ректификации в насад очной колонне.

1.4 Результаты поискового информационноаналитического исследования.
1.5 Цели, задачи и объект дальнейшего модельного исследования
Глава 2 Разработка математической модели процесса ректификации в насадочной колонне.
2.1 Синтез математического описания процесса.
2.2 Описание теплофизических и диффузионных параметров модели
2.3 Разработка базового программного продукта
Глава 3 Имитационное и материальное моделирование управления формированием качества продукта ректификации.
3.1 Разработка и исследование цифровой системы управления насадочной колонной периодического действия.
3.1.1 Создание аппаратнопрограммного комплекса для имитационного моделирования управления процессом.
3.1.2 Разработка конструкции флегмоделителя
3.1.3 Определение вида управляющих воздействий.
3.2 Экспериментальные исследования с использованием материальной и виртуальной моделей
3.2.1 Описание экспериментальнопроизводственной пилотной
установки
3.2.3 Результаты моделирования и проверка на адекватность.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Указанные результаты могут быть использованы для исследования процессов тепло- и массопереноса в неподвижных и движущихся средах в изотропном и анизотропном случаях (при наличии объемных и поверхностных химических реакций). Рассмотрена задача о минимальной работе разделения смеси при фиксированной продолжительности процесс или заданной его производительности. Найденные необратимые оценки существенно превосходят обратимые, а для обедненных смесей необратимая работа разделения конечна даже при сколь угодно малом отличии от нуля концентрации примеси. Дан способ переноса этих оценок на процессы разделения, в которых используют не механическую энергию, а тепло []. Разработан двухуровневый метод синтеза систем разделения многокомпонентных смесей со связанными тепловыми потоками. На первом уровне осуществляют поиск оптимальной структуры технологической схемы, используя для оценки приведенных затрат на тепловую подсистему нижнюю границу, рассчитываемую на основе анализа композиционных кривых энтальпийно — температурной диаграммы. На втором уровне для определенной схемы разделения многокомпонентной смеси решают задачу синтеза оптимальной системы теплообмена. Рассмотрена возможность синтеза системы теплообмена с изменяющимся значением минимально допустимой разности температур на концах теплообменников []. Предложена система уравнений для описания релаксационных ядер переноса, позволяющая учесть перекрестные эффекты, на основе этой модели с использованием законов сохранения получены новые нелокальные уравнения переноса тепла и массы в двухкомпонентной системе []. В аналитических исследованиях систем уравнений тепломассопереноса [] на основании метода Генри получены решения ш взаимосвязанных уравнений тепломассопереноса при постоянных параметрах для конечных и полубесконечных областей. В данной работе метод Генри обобщается на случай ш уравнений приводимой системы, что позволяет расширить область применимости системы уравнений тепломассопереноса и получить, эффективные решения при инженерных расчетах важных для практики задач в случае конечных и бесконечных областей; в частности, при исследовании таких проблем, как многофазные течения в пористых средах, нейтроно- и тепломассоперенос в поглощающих средах, тепло- и массоперенос в растворах и капиллярно-пористых телах. Предлагаемый подход позволяет эффективно решать различные сопряженные задачи тепло- и массопереноса для многослойных сред с различными параметрами. Экспериментальными данными подтвержден учет особенностей формирования граничных условий на поверхности раздела фаз в системах газ (пар) - жидкость, который приводит к трансформации интегральных уравнений диффузионного и теплового пограничных слоев. На основе анализа этих уравнений предложена новая структура уравнений массо- и теплообмена, пригодная для моделирования произвольных процессов переноса []. Исследованию течения газожидкостной системы в трубе с периодически меняющимся сечением посвящена публикация []. В работе [] методами анализа равновесного пара изучена температурная зависимость предельных коэффициентов активности компонентов в бинарных системах спирт - углеводород в интервале 3,-3, К. Приводятся расчеты коэффициентов активности компонентов на основе корреляционных уравнений Ван—Лаара, Вильсона, МЯТЬ, групповых моделей ЦМШАС, иМТРАС-ИУ и квазихимической групповой модели. Предложен новый подход к решению задачи о скорости приближения к стационарному состоянию процессов разделения бинарных смесей, протекающих в аппаратах колонного типа (закрытая схема с двумя резервуарами). Показано, что принцип геометрического подобия не выполняется в широком диапазоне концентраций. Приведены сравнительные расчеты нестационарных процессов по разным алгоритмам []. Рассматриваются малогабаритные трубчатые турбулентные реакторы вытесения []. В работе [] автором получена зависимость для эффективного коэффициента турбулентного переноса при восходящем прямоточном пленочном движении фаз, и на ее основе проведен расчет двухфазного массообмена в активных гидродинамических режимах. Высказано предположение о существовании аналогичной зависимости для коэффициента переноса в режиме нисходящего прямотока.