СОДЕРЖАНИЕ 1 Задание… 2 Анализ технологического аппарата как объекта управления………… 3 Математическое описание динамики объекта управления… 4 Исследование динамики объекта управления… 5 Исследование переходных процессов в АСР…. Заключение… Список используемых источников… Перечень приложений… 1 ЗАДАНИЕ Химический реактор периодического действия с мешалкой и рубашкой. В снабженный мешалкой химический реактор (рис.1) с постоянным объемом реакционной смеси, внутренним диаметром 1 м, внешним диаметром 1.1 м и высотой 1.515 м, загружается жидкая смесь веществ А и В температурой tвх=15ºС, концентраций CАвх=20 моль/м3 и CВвх=100 моль/м3. В ре¬акторе протекает химическая реакция по схеме А + В С со скоростью реакции r=A*exp(-E/(R*T)*СA*CB,моль/(м3*с). Здесь множитель А = 30 (моль*с*м3)-1, энергия активации Е = 40000 Дж/моль, универсальная газо¬вая постоянная R=8.314 Дж/(моль*К) и температура смеси в реак¬торе Т, К. Тепловой эффект экзотермической химической реакции 10000 Дж/моль. Для поддержания необходимых условий протекания реакции в рубашку для нагрева подается теплоноситель температурой tтгвх=900С, для охлаждения tтхвх=150С. Коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной массе Кт = 1000 Дж/(м2*с*К). На входе в рубашку установлены клапаны для подачи горячего и холодного теплоносителя с про¬пускной способностью Kv1 и Kv2 соответственно.
Давление теплоносителя перед клапаном равно Рт = 230000 Па. Давление теплоносителя в рубашке равно Ра= 101325 Па. Теплоем¬кости и плотности реакционной массы и теплоносителя считаются постоянными и равны соответственно 3500 Дж/(кг*К), 800 кг/м3; Срт= 4100 Дж/(кг*К), р2= 1000 кг/м3. Параметры системы регулирования: Пи - регулятор, зона нечувствительности =0%, инерционность датчика Т=170 с, диапазон измерения - 50 –(+ 120 0С.) Требуется: 1) произвести моделирование СУ, которое включает в себя математическое описание технологического аппарата как ОУ, регулятора, исполнительного механизма и чувствительного элемента; 2) для объекта химический реактор периодического действия с мешалкой и рубашкой (рис.1) получить и проанализировать: а) динамические характеристики вида СА(t), СВ(t), Сc(t), Тт(t), Т(t) ; б) переходные характеристики по каналам Твых (t),Твых изм (t) при задающем воздействии Твх (рис.2) ; в) переходные характеристики по каналам передачи воздействия tтгвх Твых tтхвх Твых при соответствующем изменении значений пропускной способности клапанов на входе в рубашку и настроек регулятора.
Рис.1 Химический реактор с рубашкой и мешалкой Рис. 2 Задающее воздействие 2
Анализ технологического аппарата как объекта управления. 1. Совокупность этих переменных называют вектором регулирующих воздействи... 2. Эти изменения отражают влияние на регулируемый объект внешних условий,...
I] (Са*V1)=G1вх*САвх*᠆ 8;t- r *V1*t У... Запишем уравнение динамических режимов исследуемого объекта. Итак, имеются шесть уравнений для определения значений пяти выходных п... Составим соответствующие уравнения для каждой из входных переменных. 4 .
Для получения некоторой переходной характеристики объекта необходимо к... 4.1 Переходные характеристики объекта в динамическом режиме. Рис.4 Пер... 2, Полученная переходная характеристика, построенная с помощью програм... 6 Рис. 6б Переходная характеристика объекта по каналам Твых , Тв , Тtвых в сл...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты проведённых исследований состоят в следующем: - проанализирован химический реактор с мешалкой и рубашкой периодического действия как объект управления; - разработано математическое описание динамики объекта; - получены и проанализированы динамические характеристики СА(t), СВ(t), Сc(t), Тт(t), Т(t) объекта; - получена переходная характеристика по каналу передачи воздействия ТвхТ смеси в реакторе при подаче на объект заданного возмущения в виде кусочно-постоянной функции; - предложена структура АСР температуры смеси на выходе из реактора; СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Дудников Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности.
М.: Химия, 1987 386с. 2. Кроу К Гамилец А Хоффман Т. Математическое моделирование химических производств. М.: Мир, 1973 392 с. 3. Бояринов А.И Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии М.:Химия, 1969 564с. 4. Стандарт предприятия.
Проекты дипломные и курсовые.
Правила оформления.
СТП ТИХМ 03-93. 5. Кулаков Ю.В Шамкин В.Н. Математическое моделирование технологических объектов и систем управления. Тамбов, 1997 40с. Приложение А Программа описания динамики ОУ dt=10; tk=10000; t=[0:dt:tk]; n=length(t); % uravnenie materialnogo balansa dlya teplonositelya kv1=1; % propusknaya sposobnost klapana goryachego teplonositelya kv2=0; % propusknaya sposobnost klapana holodnogo teplonositelya Pt=230000; % davlenie teplonositelya pered klapanom Pa=101325; % davlenie teplonositelya v rubashke.