4. Задание на лабораторную работу
В колонну подается смесь пентана (С5Н12) и гексана (С6Н14).
В начальный момент времени
на входе аппарата наблюдаются возмущающие
воздействия: отклонения расхода и
состава сырья. Значения возмущений:
,
.
Управляющей функцией является расход
флегмы
,
заданный в области допустимых значений
,
,
,
где
– первое приближение управления на
первом такте, соответствующее статическому
режиму работы колонныL.
Коэффициент а принимается равным одному
из следующих значений:
.
Требования к показателям переходного процесса записываются в виде ограничений на значения концентрации НК (целевого компонента смеси – пентана) на выходе колонны
,
; (27)
,
. (28)
В качестве экономического показателя
переходного процесса принимается
технологическая себестоимость получаемого
продукта, связанная с расходом тепла
на нагрев куба колонны, концентрацией
продуктов
,
,
значениями возмущений F и
:
.
(29)
, (30)
где
– стоимость единицы сырья;
– стоимость тепла, подводимого с греющим
паром в кипятильник;
– максимально-допустимое значение
себестоимости. Значение
рассчитывается по уравнению (30) для
заданных величинF,
,
,
соответствующих статическому режиму.
здесь S– стоимость 1 ккал тепла; G – расход греющего пара;h– теплосодержание пара.
Расход греющего пара Gв кипятильник связан с расходом парового потока в колонне уравнением
,
где
– молярная масса испаряемой смеси; V –
мольный расход парового потока в колонне;
,
– теплота испарения смеси и конденсации
греющего пара, соответственно.
Требуется определить управление,
обеспечивающее выполнение ограничений
(27) – (29), в дискретных точках
.
4.1. Исходные данные
Расчет статики процесса (процедура StatB06) проводится при
.
Обеспечение требования (27) в статическом
режиме выполняется подбором величин
и
(табл. 1).
На рис. 4 приведена блок-схема алгоритма управления переходными режима моделируемой установки.
Рис. 4. Блок-схема алгоритма управления переходным режимом
Длительность тактов управления принята
равной
ч, управление
в каждом такте постоянно; длительность
переходного процесса –
ч. Возмущение подается один раз – в
начальный момент времени.
Решение системы дифференциальных уравнений строится численным методом Эйлера (см. приложение).
кг/кмоль,
кг/кмоль;
кмоль;
д.е./кмоль,
д.е./ккал;
ккал/кг,
ккал/кг,
ккал/кг.
Численные значения конструктивных и режимных параметров, необходимых для проведения расчетов, представлены в табл.
Таблица
Варианты заданий
|
№ |
F, кмоль/ч |
xF, мол. доли |
N |
f |
min |
max |
Rmin |
Rmax |
|
|
1 |
390 |
0.60 |
50 |
25 |
0.40 |
0.65 |
7 |
16 |
1.30 |
|
2 |
350 |
0.55 |
55 |
20 |
0.49 |
0.60 |
8 |
15 |
1.30 |
|
3 |
300 |
0.40 |
60 |
30 |
0.50 |
0.58 |
9 |
14 |
1.25 |
|
4 |
400 |
0.50 |
65 |
35 |
0.40 |
0.55 |
10 |
14 |
1.31 |
|
5 |
500 |
0.30 |
70 |
27 |
0.35 |
0.53 |
11 |
13 |
1.29 |
|
6 |
430 |
0.40 |
75 |
40 |
0.40 |
0.51 |
10 |
13 |
1.28 |
|
7 |
500 |
0.60 |
50 |
20 |
0.45 |
0.63 |
10 |
18 |
1.35 |
|
8 |
400 |
0.58 |
55 |
22 |
0.55 |
0.60 |
10 |
17 |
1.39 |
|
9 |
440 |
0.49 |
60 |
33 |
0.44 |
0.60 |
11 |
15 |
1.40 |
|
10 |
500 |
0.45 |
65 |
30 |
0.43 |
0.58 |
9 |
14 |
1.30 |
|
11 |
370 |
0.42 |
70 |
38 |
0.40 |
0.51 |
8 |
13 |
1.21 |
|
12 |
500 |
0.45 |
75 |
40 |
0.43 |
0.49 |
7 |
14 |
1.25 |
|
13 |
400 |
0.40 |
50 |
30 |
0.43 |
0.62 |
10 |
16 |
1.40 |
|
14 |
600 |
0.45 |
55 |
20 |
0.45 |
0.60 |
8 |
15 |
1.35 |
|
15 |
440 |
0.53 |
60 |
27 |
0.30 |
0.55 |
8 |
16 |
1.33 |
|
16 |
400 |
0.45 |
65 |
32 |
0.50 |
0.56 |
7 |
13 |
1.32 |
|
17 |
500 |
0.50 |
70 |
41 |
0.45 |
0.52 |
8 |
13 |
1.40 |
|
18 |
450 |
0.50 |
75 |
40 |
0.48 |
0.50 |
9 |
12 |
1.35 |
|
19 |
450 |
0.55 |
50 |
20 |
0.49 |
0.60 |
12 |
18 |
1.30 |
|
20 |
450 |
0.30 |
80 |
47 |
0.35 |
0.50 |
8 |
14 |
1.17 |
|
21 |
455 |
0.41 |
75 |
35 |
0.40 |
0.50 |
11 |
14 |
1.23 |
|
22 |
380 |
0.45 |
70 |
40 |
0.40 |
0.55 |
10 |
15 |
1.28 |
|
23 |
490 |
0.50 |
65 |
29 |
0.35 |
0.59 |
10 |
13 |
1.30 |
|
24 |
510 |
0.37 |
60 |
32 |
0.34 |
0.57 |
8 |
14 |
1.31 |
|
25 |
570 |
0.54 |
55 |
26 |
0.30 |
0.55 |
7 |
17 |
1.37 |