Материальный баланс по паровой фазе для кипятильника

Уравнение динамики:

(20),

где М_гр - мольная масса паровой фазы греющего пара,

кг/моль;

Р_гр - давление паровой фазы греющего пара, Па;

q_гр - температура паровой фазы греющего пара, К,

V_гр - объем паровой фазы греющего пара, м³ .

· Уравнение статики при :

(21).

На основании (20) и (21) можно считать:

(22).

Предпочтительное управляющее G_гр .

Информационная схема испарителя

На основе материального баланса.

Рис.2.

· Возможные управляющие воздействия:

.

· Возможные управляемые переменные:

.

Информационная схема испарителя

Для типового решения автоматизации.

Рис.3.

· В типовом решении автоматизации испарителей объект рассматривают как односвязный для основных каналов управления рис.3.

· Однако, на основании схемы рис.3. объект можно рассматривать как многосвязный.

· Многосвязность объекта с позиций физики процесса можно объяснить следующим образом:

G При ; т.к. при

G При ; т.к. при

Типовая схема автоматизации испарителей.

Рис.4.

Типовое решение автоматизации испарителей.

Регулирование.

· Регулирование уровня h_ж по подаче греющего пара G_гр - как показателя эффективности процесса нагревания в испарителе.

· Регулирование давления Р_п по отбору паровой фазы из испарителя - для обеспечения материального баланса по паровой фазе и стабилизации r_ж=f(P_п).

Контроль.

· расходы - G_гр, G_п , G_ж ;

· температуры - ;

· давление - Р_гр, Р_ж Р_п ;

· уровень - h_ж

Сигнализация.

· существенные отклонения h_ж и Р_п от заданий;

· резкое падение расхода технологического потока G_ж , при этом формируется сигнал «В схему защиты».

Система защиты.

По сигналу «В схему защиты» - отключаются магистрали подачи греющего пара G_гр и отбора пара для технологических нужд.

Материалы к лекции №8

Автоматизация процесса выпаривания

Движущая сила процесса выпаривания.

· Движущей силой процесса выпаривания является полезная разность температур Dq_полезн :

Dq_полезн = q_т - q_р-ра^кип (1).

· Общая разность температур Dq_общ в процессе:

Dq_общ = q_т - q_р-ля^кип (2).

· Общая разность температур Dq_общ больше полезной разности температур Dq_полезн на величину потерь SD:

Dq_полезн = Dq_общ - SD (3),

· Величина потерь SD в процессе выпаривания:

SD = D_г + D_д + D_гп (4),

где - D_г потери за счет гидростатического эффекта; D_д - температурная депрессия; D_гп - потери температуры за счет гидравлических потерь в трубопроводе.

· На основании выражений (2) и (4) выражение (3) примет вид:

Dq_полезн = q_т - q_р-ля^кип -( D_г + D_д + D_гп ) (5).

Температурная депрессия.

· Определение D_д на основании (1) и (5):

D_д = q_р-ра^кип - q_р-ля^кип (6).

· Определение D_д по диаграммам «Р - q».

Диаграмма «Р - q» для растворов и растворителей.

Рис.1.

· Из диаграммы следует, что при P=const D_д = q_р-ра^кип - q_р-ля^кип

· Расчетные соотношения для D_д:

- Для концентрированных растворов недиссоциирующихся веществ:

(7),

- Для концентрированных растворов диссоциирующихся веществ:

(8),

где R=8,31, дж/(моль*К);

c_к - концентрация растворенного вещества в концентрированном растворе, моль/моль;

r_п^р-ля - теплота испарения растворителя, дж/моль;

q_р-ля^кип - температура кипения растворителя, К;

b - константа, определяемая опытным путем.

Объект управления