Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата

11) сигналом окончания процесса служит достижение нижнего уровня в одной из емкостей с раствором 1 или 2.

Необходимо отметить, что оценивать качество получающегося продукта в
“реальном времени” невозможно, т.к. довольно трудно представить датчик формы и дисперсности микрокристаллов AgBr в растворе желатины. Поэтому единственным способом поддерживать должное качество фотографической эмульсии является слежение за основными параметрами процесса эмульсификации
– температурой и показателем концентрации ионов галогена pBr, и поддержание их значений на постоянном (в пределах точности) уровне. Отклонение температуры раствора на 10 єC в обе стороны от номинала или отклонение величины pBr на 1 единицу от номинала приводят к порче продукта.

Таким образом, необходимо с максимально возможной точностью поддерживать два заданных технологических параметра на номинальных значениях, не допускать выхода их значений за допустимые пределы и контролировать ряд вспомогательных технологических параметров – температуру воды в рубашке, величину pH исходного раствора.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Конечной целью моделирования процессов в аппарате эмульсификации
(далее просто аппарате) является получение линеаризованных динамических зависимостей между входными и выходными величинами процесса, на основании чего легко построить передаточные функции по соответствующим каналам.
Однако надо учесть, что в будущем объект будет включен в схему автоматизации, а это значит, что на его вход будет воздействовать исполнительный механизм (в дальнейшем – ИМ) совместно с регулирующим органом (в дальнейшем – РО), а регулируемая величина будет преобразовываться с помощью датчика, поэтому суммарная передаточная функция будет равна произведению передаточных функций собственно объекта, РО и датчика.

Мы определили, что регулируемыми величинами объекта являются температура и показатель концентрации pBr в аппарате. Рассмотрим отдельно факторы, влияющие на каждую из величин и построим модели, описывающие изменение выходной величины в зависимости от изменений выбранных входных величин.

1. Получение модели по величине pBr

При получении модели будем руководствоваться рисунком 1.2, представляющим собой упрощенную схему технологической установки – на нем не показаны тепловая рубашка и контур циркуляции воды из рубашки.

С учетом того, что KBr является сильным электролитом, т.е. переходя в раствор, практически полностью распадается на ионы, то величина pBr перед началом процесса полностью определяется концентрацией KBr в исходной среде
(c1).

Кроме того, описанная в пункте 1.2 основная реакция:

[pic] не является обратимой, т.е., идет до конца, поскольку основной конечный продукт AgBr является чрезвычайно слабо растворимым веществом. Из этого можно сделать вывод, что общая концентрация ионов Br- в растворе на протяжении всего процесса определяется количеством непрореагиро- вавшего вещества KBr.

В аппарате установлена мешалка и, кроме того, присутствует контур рециркуляции. Это дает основание отнести его к идеализированному классу аппаратов идального смешения. А именно, под аппаратом идеального смешения понимают такой аппарат, в котором концетрации интересующего нас вещества во всех точках его реакционного объема равны.

Для построения модели сделаем еще одно допущение – примем скорость реакции как величину, гораздо большую, чем скорость поступления реагентов.
Это оправдано, поскольку растворы 1 и 2 поступают в достаточно малый реакционный объем смесителя, в котором создано достаточно сильное перемешивание. Поэтому считаем, что скорость изменения концентрации Br- в аппарате полностью зависит от скоростей подачи реагентов.

Пусть V·c – общее количество вещества KBr (а следовательно, и количество ионов Br-) в аппарате в данный момент времени. Запишем уравнение динамики для изменения количества вещества:

[pic] ,
(2.1) где v1, v2 – объемные скорости подачи раствора 1 и 2 соответственно, м3/с; c1, c2 – мольные концентрации растворов 1 и 2 соответственно, моль/м3;
V, c – соответственно объем аппарата и концентрация ионов Br-.

Учтем, что и объем, и концентрация являются величинами переменными, тогда:

[pic] . (2.2)

Запишем уравнение, описывающее изменение объема смеси в аппарате:

[pic] .

(2.3)

Система уравнений (2.2) и (2.3) описывает динамику изменения концентрации c ионов Br- в аппарате. Поскольку выходной величиной является pBr, то дополним эту систему уравнением для нахождения pBr:

[pic] ,

(2.4) где c[Br-] выражено в моль/м3.

На основе полученной системы уравнений получим модель динамики аппарата. Следует отметить, что в общем случае она является нелинейной, т.к. коэффициент при [pic] – объем смеси в аппарате – является величиной переменной, зависящей от расходов веществ 1 и 2. Кроме этого, зависимость pBr от концентрации c[Br-] является нелинейной. Существует еще одно обстоятельство, которое не позволяет перейти от уравнений (2.2)–(2.4) к линейным уравнениям в приращениях по известной методике. Дело в том, что для получения уравнения в приращениях необходимо из уравнения динамики вычесть уравнение статики объекта. Под статикой подразумевается такой режим работы объекта, который характеризуется постоянством во времени всех величин, характеризующих его состояние. В нашем объекте при ненулевых расходах растворов 1 и 2 статический режим отсутствует, т.к. объем смеси в аппарате постояно растет. Поэтому если даже предположить, что общее количество ионов Br- в аппарате постоянно, т.е. правая часть (2.1) равна нулю, концентрация c[Br-] будет падать, потому что объем раствора в аппарате будет расти.

Все перечисленные соображения позволяют отнести наш аппарат к классу нестационарных химических реакторов. А именно, наш аппарат является реактором идеального смешения полунепрерывного действия [2, с. 54].

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: шпаргалки по математике, защита реферата.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата