Вход

Вариант №3. Тема: Разработка и исследование химико-технологического процесса на математической модели (ММ).

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 273516
Дата создания 06 марта 2015
Страниц 17
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 050руб.
КУПИТЬ

Описание

Химико-технологические процессы (ХТП) осуществляют с целью преобразования исходного сырья в товарные продукты. Снижение затрат на получение требуемых продуктов является первоочередной задачей для химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслей промышленности. Это достигается оптимальным выбором оборудования и режимов его эксплуатации, что требует достаточно точных методов расчета ХТП и, следовательно, применения современных средств вычислительной техники. Данная задача важна как при изучении существующих ХТП, так и при управлении действующими производствами и проектировании новых объектов. ...

Содержание

Содержание пояснительной записки к курсовой работе

Введение
1 Аналитическая часть
1.1 Виды и классификация выпарных аппаратов
1.2 Аппаратурное оформление процессов выпаривания
1.3 Характеристика математической модели процесса
2 Цель и задачи работы
3 Основная часть
3.1 Процесс выпаривания как объект математического моделирования и управления
3.2 Разработка алгоритма расчета основных выходных характеристик при варьировании управляющих воздействий
3.3Разработка программного продукта для изучения процесса с помощью математической модели
3.4 Построение статических характеристик процесса по различным каналам управления
4 Выводы
Список использованных источников

Введение

Введение

Химико-технологические процессы (ХТП) осуществляют с целью преобразования исходного сырья в товарные продукты. Снижение затрат на получение требуемых продуктов является первоочередной задачей для химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслей промышленности. Это достигается оптимальным выбором оборудования и режимов его эксплуатации, что требует достаточно точных методов расчета ХТП и, следовательно, применения современных средств вычислительной техники. Данная задача важна как при изучении существующих ХТП, так и при управлении действующими производствами и проектировании новых объектов.
Для достижения поставленных целей необходимы достоверные и надежные компьютерные модели химико–технологических процессов, среди которых можно выделить два типа: физико – химическ ие (детерминированные) модели и эмпирические модели, основанные на обработке экспериментальных данных.
Сложность разработки математических моделей (ММ) связана с тем, что участвующие в них потоки вещества, как правило, являются многофазными и многокомпонентными. Весь процесс в целом протекает в аппаратах с конкретными геометрическими характеристиками, оказывающими влияние на характер этого процесса.
Детерминированные ММ базируются на фундаментальных законах физики и химии, в частности, на знании элементарных процессов – гидродинамики, тепло– и массопередачи, химической кинетики, процессов фазовых переходов. Необходимым условием математического моделирования ХТП является расчленение его на отдельные блоки и установление вида и характера связи между ними и составление математического описания отдельных элементарных процессов.

Фрагмент работы для ознакомления

Выпарное оборудование также делят на несколько видов по принципу движения в них кипящей жидкости: • приборы со свободной циркуляцией;• приборы с естественной циркуляцией;• приборы с принудительной циркуляцией;• выпарные аппараты пленочного типа (к ним же относят оборудование роторного типа).Аппарат с естественной циркуляцией, который имеет трубу вскипания и вынесенную нагревающую камеру. В данном приборе раствор циркулирует из-за разницы показателей плотности в отдельных местах аппарата. Раствор, подвергаемый выпариванию, нагревается, поднимаясь по трубам, и вскипает по мере своего подъема. Образовавшуюся смесь пара и жидкости определяют в специальный разделитель (сепаратор), где и проводят отделение паровой и жидкой фаз друг от друга.При этом высота пространства, где образуется пар, обязательно должна удовлетворять условиям прохождения полной сепарации капель жидкости из пара, которые потом выбрасываются через кипятильные трубы. Далее вторичный пар снова пропускают через сепаратор и освобождают брызгоотделитель от капель, а сам раствор по циркуляционной трубе возвращается в нагревающую камеру.В подобных аппаратах легче всего проходит очищение поверхности от разного рода отложений, потому что за счет открытой верхней крышки нагревающей камеры упрощается доступ к трубам.Условия для особо активной циркуляции раствора создаются за счет того, что сама циркуляционная труба практически не нагревается, а плотность раствора в выносной циркуляционной трубе намного больше, чем в прочих циркуляционных трубах, которые размещены в нагревающих камерах. Это не дает образовываться на поверхности отложениям и обеспечивает относительно большую скорость циркуляции раствора.Чтобы более детально понять, как происходит процесс выпаривания, имеет смысл рассмотреть, как устроены выпарные аппараты:Все варианты конструкций выпарного оборудования, которое находит применение в промышленности, классифицируют:• по виду нагревательной поверхности (змеевики, трубчатки или паровые рубашки);• по виду теплоносителя (носители тепла с высокой температурой, электроток, водяной пар и т.д.);• по расположению нагревательной поверхности (приборы, имеющие вертикальную, горизонтальную или и вовсе наклонную нагревательную камеру);• в зависимости характера движения теплоносителя внутри или снаружи труб нагревательной камеры.Однако более важным признаком для классификации всех выпарных аппаратов, считают кратность и вид циркуляции раствора, поскольку именно эти показатели лучше всего характеризуют интенсивность их работы.В связи с этим выпарное оборудование делят на подвиды:• выпарные аппараты со свободной (неорганизованной), естественной направленной и принудительной циркуляциями;• прямоточные аппараты, где раствор выпаривается всего за один свой проход через аппарат, минуя циркуляцию раствора, и аппараты, работающие с многократной циркуляцией раствора;• в зависимости от того, как организован процесс выпаривания, выделяют аппараты с периодическим и непрерывным действием.1.2 Аппаратурное оформление процессов выпариванияПроцесс выпаривания проводят в выпарных аппаратах. В промышленности широко используются трубчатые выпарные аппараты: с организованной циркуляцией раствора (естественной или принудительной) и пленочные. Выбор конструкции выпарного аппарата зависит от технологических требований к процессу выпаривания и от физико-химических свойств растворов На рисунке 1 представлен выпарной аппарат с естественной циркуляцией раствора и вынесенной греющей камерой. Аппарат состоит из следующих основных элементов: греющей камеры, сепаратора, циркуляционной трубы и брызгоотделителя.Рисунок 1.Греющий пар подают в межтрубное пространство греющей камеры, где он конденсируется, конденсат выводится из нижней части межтрубного пространства греющей камеры. Теплота, выделяющаяся при конденсации насыщенного пара, передается через стенки кипятильных трубок раствору. В трубах греющей камеры раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Эта парожидкостная смесь, поступает в сепаратор выпарного аппарата, где происходит отделение пара от раствора.В брызгоотделителе от вторичного пара отделяются мелкие брызги раствора, не удаленные в сепараторе, затем пар выводится из верхней части аппарата.Вследствие различия плотностей сред в циркуляционной трубе и кипятильных трубах греющей камеры в аппарате возникает направленная естественная циркуляция раствора, при которой раствор по циркуляционной трубе опускается вниз, а по кипятильным трубкам поднимается вверх. Организованная циркуляция раствора способствует увеличению коэффициента теплоотдачи к кипящему раствору и замедляет процесс образования накипи в кипятильных трубах. Исходный (разбавленный раствор)подают в циркуляционную трубу. Концентрированный раствор выводят из нижней части сепаратора.При проведении процесса выпаривания под вакуумом требуется дополнительное оборудование: барометрический конденсатор с барометрической трубой и вакуум-насос.Барометрический конденсатор - это смесительный теплообменный аппарат, в котором теплообмен между теплоносителями происходит при их непосредственном контакте. В результате смешения поступающего в конденсатор вторичного пара и охлаждающей воды, происходит конденсация пара. Так как, объем образующегося конденсата существенно меньше (примерно в тысячу раз) объема пара, то в барометрическом конденсаторе возникает вакуум. Для поддержания вакуума необходимо удалять из конденсатора воздух, который попадает туда с охлаждающей водой, а также через неплотности конструкции конденсатора. Для этой цели используется вакуум-насос.Смесь конденсата и охлаждающей воды самотеком выводится из конденсатора через барометрическую трубу, погруженную в жидкость для создания гидравлического затвора, препятствующего проникновению в конденсатор атмосферного воздуха.1.3 Характеристика математической модели процессаВ выпарном аппарате происходят следующие физические процессы: конденсация пара в греющей камере, передача тепла от пара через стенку поверхности нагрева к кипящей жидкости, в результате чего выделяются пары растворителя и увеличивается концентрация раствора.Рисунок 2.  Схема выпарного аппаратаВыпарные аппараты, как правило, представляют собой емкость с выпариваемым раствором, обогреваемую перегретым паром. Вторичный пар, образующийся при кипении раствора, отсасывается из верхней части аппарата вакуум-насосом; упаренный раствор отводится из нижней части аппарата. Необходимый для обеспечения теплопередачи от греющего пара к выпариваемому раствору перепад температуры получается вследствие того, что давление греющего пара выше, чем давление над кипящим раствором.Входными переменными выпарного аппарата являются расход mвх и концентрация Cвх раствора, подаваемого на вход; расход тепла q, поступающего со свежим греющим паром (расход тепла для насыщенного пара однозначно определяется его температурой Tп).Рисунок 3  Структурная схема выпарного аппаратаВыходные переменные  расход вторичного пара mвт, расход mвых раствора на выходе и концентрация Cвых раствора на выходе. Наиболее важной выходной координатой для выпарных аппаратов является концентрация раствора на выходе.Примем следующую систему допущений:Гидродинамический режим  идеальное смешение.Тепловые потери в окружающую среду отсутствуют.В выпарной аппарат подается раствор, нагретый до температуры кипения.Выпарной аппарат является стационарным объектом.Теплоемкость раствора и теплота парообразования не зависят от температуры и концентрации раствора.2. Цель и задачи работы:Целью построения ММ является получение уравнений, связывающих выходную координату Cвых с входными: Cвх, mвх, Tп.В работе требуется получить зависимость:Cвых=fCвх,mвх,Tп.Подготовить программу для вычислительной машины на любом языке программирования или в среде MathCad. В работе требуется получить статические характеристики по каналам:а) Cвх→Cвых. Концентрация Cвх изменяется от C0 до C1 с шагом ∆C=0,4. При этом mвх=const, Tп=const.б) mвх→Cвых.

Список литературы

Список использованных источников

1 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов.  11-е изд., стереотипное, доработанное. М:ООО ТИД “Альянс, 2005.  753 с.
2 Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб. пособие для вузов.  2-е изд., испр.  СПб.:Химиздат, 2009.  544 с.
3 Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов.  М.: «Академкнига», 2006.  416с.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00507
© Рефератбанк, 2002 - 2024