Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Зубов Дмитрий Владимирович. Математическая модель и оптимальное управление процессом бинарной ректификации : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06, 05.17.08 : Москва, 2004 115 c. РГБ ОД, 61:04-5/3840

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ 0ПТИМИЗАЦИИ,УПРАВЛЕНИЯ И ТЕР
МОДИНАМИЧЕСКОГО МОД ЕЛ И РОВ АНИЯ ПРОЦЕССА БИНАРНОЙ РЕКТИ
ФИКАЦИИ, ЗАДАЧИ РАБОТЫ 6

  1. Структуры систем управления процессом ректификации 6

  2. Критерии оптимизации режимов работы ректификационной колонны и конструктивные усовершенствования процесса ректификации 8

1-3 Оптимальное управление ректификационными установками, область реали
зуемых режимов 13

  1. Общая схема исследования технологических процессов методами термодинамики конечного времени (ТКВ) 14

  2. Математические модели термодинамических систем 16

  1. Равновесные термодинамические системы. Основные переменные и уравнения состояния 16

  2. Равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый процессы. 17

  1. Обратимая работа разделения 22

  2. Уравнения термодинамических балансов и производство энтропии 23

L8 Связь эффективности систем с производством энтропии. Условия минималь
ной диссипации 28

1.8.1 Условия минимальной диссипации некоторых процессов 28

1.9 Предельные возможности преобразования тепла в работу с заданной интен
сивностью 33

1Л0 Последовательность решения оптимизационных задач ТКВ 40

1.11 Задачи работы 41

Глава 2. МИНИМАЛЬНАЯ ДИССИПАЦИЯ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

ПРОЦЕССА БИНАРНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ 42

2Л Описание процесса 42

  1. Термодинамические балансы 44

  2. Условия минимальной диссипации процесса массопереноса в колонне и идеальная рабочая линия 48

  3. Связь интенсивности массопереноса с параметрами внешних потоков и предельная производительность колонны без учёта необратимости теплообмена 50

  4. Пути реализации идеальной рабочей линии 54

  5. Производство энтропии в колонне с идеальной рабочей линией вследствие теплопереноса 56

  6. Расчет коэффициента массопереноса по результатам измерений на действующей колонне 58

  7. Связь между формой рабочей линии и числом ступеней разделения 58

  1. Введение 59

  2. Расчётные соотношения 60

2.9 Пути реализации предельных возможностей в реальной колонне 62

  1. Приближение к идеальной рабочей линии с помощью двух вводов питания 62

  2. Приближение к идеальной рабочей линии с помощью промежуточных теплообменников 67

2Л0 Заключение 69

Глава 3. СТАТИКА ПРОЦЕССА БИНАРНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ С ПОДАЧЕЙ ТЕП
ЛА В КУБ И ОТВОДОМ ИЗ ДЕФЛЕГМАТОРА 70

  1. Выбор доли отбора из условия минимума обратимых затрат энергии 70

  2. Минимизация затрат энергии с учетом необратимых потерь 71

  3. Область допустимых режимов колонны с традиционной организацией потоков 74

  4. Зависимость составов конечных продуктов колонны от изменения подачи тепла 82

  5. Влияние состава питания на рабочую область статической характеристики ректификационной колонны 83

  6. Связь затрат тепла с производительностью колонны по дистилляту 85

  7. Статическая модель ректификационной колонны с законом массопереноса, пропорциональным разности химических потенциалов 87

  8. Максимальная производительность колонны бинарной ректификации, обусловленная кинетикой массопереноса 87

  1. Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с традиционной организацией потоков, обусловленная кинетикой массопереноса 87

  2. Максимальная производительность колонны бинарной ректификации

с двумя вводами питания, обусловленная кинетикой массопереноса . 88

  1. Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с испарением части питания и конденсацией части парового потока в промежуточном сечении, обусловленная кинетикой массопереноса . . 89

  2. Максимальная производительность идеальной колонны бинарной ректификации, обусловленная кинетикой массопереноса 90

3-9 Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с учё
том потерь при теплообмене 90

3.10 Сравнение предельных возможностей для колонны с идеальной рабочей ли
нией, колонны без промежуточного подвода (отвода) тепла и с промежуточ
ным подводом тепла 91

Глава 4. СИСТЕМААВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ-
ОПТИМАЛЬНЫМ РЕЖИМОМ КОЛОННЫ РЕКТИФИКАЦИИ 92

4.1 Система автоматического управления, обеспечивающая минимальные затра
ты тепла 92

4.2 Система поддержания максимальной производительности колонны 100

ВЫВОДЫ 103

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 104

ПРИЛОЖЕНИЯ 109

ПЛ 109

П.2 111

П.3 112

Введение к работе:

Актуальность темы

Процессы разделения широко распространены в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей, металлургической, пищевой промышленности, являются весьма энергоемкими и очень разнообразными по своему конструктивному исполнению: мембранные, абсорбционно и адсорбционно - десорбционные процессы, ректификация, центрифугирование, выпарка, вымораживание и прочие.

Процессы ректификации, являются очень распространёнными и энергоёмкими, на их проведение затрачивается значительная часть энергии, потребляемой человечеством. Они наиболее гибкие с точки зрения получения конечных и промежуточных продуктов требуемого состава. Это делает особенно актуальным исследование предельных возможностей таких процессов и выяснение способов их оптимальной организации и синтез системы управления.

Для построения и оценки эффективности системы управления необходимо знать предельные возможности процесса и соответствующий им режим при тех или иных значениях изменяющихся факторов. В качестве предельных возможностей ниже понимается максимальная производительность колонны при заданных составах потоков и затратах энергии или, что то же самое минимум расхода энергии для заданной производительности и составах.

Получение оценок предельных возможностей процессов разделения с ненулевой производительностью позволяет:

  1. Связать эффективность процесса с его режимными и конструктивными параметрами.

  2. Выяснить какой из способов разделения с той или иной точки зрения предпочтительнее.

  3. Найти максимально возможную производительность процесса и режим, ей соответствующий.

  4. Синтезировать систему автоматического управления, поддерживающую показатели эффективности процесса (производительность, удельные затраты энергии) на уровне выбранных оптимальных значений.

Диссертация посвящена исследованию оптимальных режимов процесса ректификации и синтезу системы управления верхнего уровня.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка методов расчета систем, поддерживающих термодинамически-оптимальные режимы работы ректификационных установок. Для достижения цели в работе

1. Модифицированы алгоритмы расчета статических режимов работы ректификационных колонн.

  1. С использованием уравнений термодинамического баланса найдена связь энергетических затрат с производством энтропии»

  2. Исследованы оценки предельной производительности колонны и минимальных затрат энергии при заданной производительности.

  3. Сформулированы и решены задачи оптимального управления ректификационными установками.

Методы исследования

В работе были использованы методы необратимой термодинамики при конечном времени, математического моделирования, нелинейного программирования и оптимального управления.

Практическая значимость работы

Полученные в работе результаты позволяют для ректификации бинарных смесей

  1. Рассчитать предельную производительность существующих ректификационных установок и определить факторы, лимитирующие производительность.

  2. Найти оптимальный закон подвода и отвода тепла по высоте колонны и соответствующую ему идеальную рабочую линию при заданной производительности.

3- Синтезировать систему автоматического управления, обеспечивающую термодинамически-оптимальные режимы работы ректификационных установок.

4. Рассчитать минимальное количество энергии, необходимое для функционирования ректификационной колонны заданной производительности.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

L Международном симпозиуме "Обобщённые решения в задачах управления (GSCP-2002)" (г. Переел авль—Залесский, 2002);

  1. Семинаре Исследовательского центра Системного анализа ИПС РАН (г.Переславль— Залесский, 2002);

  2. 13 Международной научной конференции "Математические методы в технике и тех-нологиях-2000" (г.Санкт-Петербург, 2000).

По результатам работы опубликовано 5 научных трудов.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем основного текста диссертации - 103 страниц, список литературы содержит 75 наименований. В работе 63 рисунка.

Содержание работы

В первой главе дан обзор критериев оптимальности для ректификационных колонн, способы конструктивных усовершенствований, работ по оптимальному управлению ректификационными установками. Рассмотрено применение методов термодинамики конечного времени к задачам, поставленным в работе. Исследуется задача минимальной диссипации тепло- и массообменных процессов, находится связь между затратами энергии и производством энтропии в колонне.

Во второй главе найдены условия массо- и теплопереноса, обеспечивающие минимальную диссипацию в колонне с заданной производительностью, найдена оценка сверху для максимальной производительности колонны. Рассмотрены возможности реализации полученных условий на практике.

В третьей главе рассмотрен процесс бинарной ректификации с традиционной организацией потоков. Получены выражения для максимальной производительности традиционной ректификационной колонны, найдена связь затрат тепла с производительностью

КОЛОННЫ-

В четвертой главе рассмотрены системы автоматического управления термодинамически-оптимальными режимами работы колонны бинарной ректификации.

В приложениях изложены выкладки, использованные при выводе некоторых соотношений.

В заключении перечислены основные результаты работы.

Подобные работы
Касьянов Юрий Васильевич
Автоматизация и управление технологическим процессом ректификации КССЖ в производстве спирта
Парамонов Павел Николаевич
Управление качеством дистиллятов в процессах ректификации нефтепродуктов в условиях нестационарности (На примере установки замедленного коксования 21-10/ЗМ)
Кокуев Андрей Геннадьевич
Оптимальное управление технологическим процессом с использованием энергоинформационной модели : на примере производства гофрированного картона
Антонов Олег Викторович
Оптимальное управление процессом каталитического риформинга с использованием гибридной математической модели
Белая Татьяна Иоанновна
Управление процессами пуска и останова установки каталитического риформинга на основе математической модели
Кузнецов Виктор Георгиевич
Алгоритмизация и оптимизация технологического процесса ректификации нефти
Шипитько Илья Александрович
Прогнозирующее управление с нейросетевой моделью объекта для манипулятора с нежесткими звеньями
Дронь Елена Анатольевна
Автоматизированная система поддержки принятия решений при управлении строительством на основе системной модели затрат
Савенков Алексей Николаевич
Управление процессами информационного обмена в сетях передачи данных АСУ машиностроительного предприятия
Борзов Андрей Николаевич
Моделирование и управление процессом гидроочистки дизельного топлива

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net