Рис. Принципиальная схема объекта управления
В химический реактор емкостного типа с механической мешалкой подается исходные реагент А с расходами и концентрацией CАвх. В аппарате проводится сложная эндотермическая реакция с образованием продуктов B, C, D. Исходный реагент подаются в аппарат потоком - . Второй входной поток с расходом - служит для разбавления смеси до необходимой концентрации. Аппарат работает в адиабатическом режиме.
Назначение установки:
Осуществление сложной, многостадийной химической реакции.
Цель функционирования:
Получение реакционной смеси с заданным значением концентрации целевого вещества - компонент В.
Отсюда эффективность функционирования аппарата можно оценить по степени достижения цели, т.е. близости текущего значения к заданному . Критерий эффективности (целевая функция R): R= .
Таблица 1Исходные данные для моделирования объекта:
Схема реакции |
Тип реакции |
Тепловой режим аппарата |
Агрегатное состояние теплоносителя |
Организация ввода реагентов в реактор |
|
Эндо-термическая |
Адиабати-ческий |
|
Во входном потоке содержится только исходный компонент А (CАвх) |
Классификация переменных
Переменные состояния объекта:
Объём (уровень) реакционной смеси ; концентрация компонентов в выходном потоке - ; температура смеси в аппарате .
Входные переменные объекта:
Расходы потоков на входе и выходе из аппарата ; концентрация вещества A во входном потоке ; температуры входных потоков .
Таблица 2. Ориентировочные значения технологических и конструктивных параметров объект
№ |
Наименование |
Единицы измерения |
Числ. Значения |
Обозначения |
1 |
Объем аппарата |
л |
500 |
V |
2 |
Теплоемкость вещества в аппарате и входных потоках |
кДж/кгК |
4,19 |
Cр |
3 |
Плотность вещества в аппарате |
кг/л |
1,1 |
|
4 |
Поверхность теплообмена |
м2 |
2,3 |
Fт |
5 |
Тепловой эффект реакции |
кДж/моль |
100 |
|
6 |
Предэкспоненциальный множитель константы скорости |
1/мин |
20 1 10 2 |
k1 k2 k3 k4 |
7 |
Энергия активации |
кДж/моль |
20000 25000 20000 20000 |
E1 E2 E3 E4. |
8 |
Концентрация компонента А на входе |
моль/л |
1 |
CА.вх |
9 |
Расход на входе в реактор V1 |
л/мин |
1,5 |
|
10 |
Расход на входе в реактор V2 |
л/мин |
0,5 |
|
11 |
Расход на выходе |
л/мин |
2 |
|
12 |
Температура на входе в реактор t1 |
градС |
25 |
t1 |
13 |
Температура на входе в реактор t2 |
градС |
35 |
t2 |
14 |
Диаметр аппарата |
м |
0,86 |
Dp |
15 |
Уровень жидкости |
м |
0,86 |
Hp |
|