ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамические свойства выпарных аппаратов из "Автоматизация хлорных производств" Несмотря на кажущуюся простоту процесса выпарки, выпарной аппарат представляет собой достаточно сложный тепловой объект регулирования, имеющий несколько регулируемых участков. [c.173] Для правильного протекания технологического процесса в однокорпусном выпарном аппарате необходимо регулировать следующие параметры концентрацию, уровень раствора в аппарате, давления греющего и вторичного паров. При этом, как и в любом сложном тепловом объекте, существует внутренняя связь между регулируемыми физическими параметрами. Поэтому нарушение режима и вступление в работу одного из регуляторов (из-за отклонения какой-либо регулируемой величины) естественно приводит к изменению других регулируемых величин и, следовательно, включению в работу других регуляторов. Более того, имеется следующая характерная особенность аппарата для выпарки электролитической щелочи как объекта регулирования любые возмущения, независимо от того, по какому каналу они поступают, вызывают изменения всех регулируемых величин. Последнее объясняется наличием значительной температурной депрессии, вследствие чего изменение концентрации приводит к изменению полезной разности температур по корпусам п перераспределению тепловых потоков. [c.173] Исходя из назначения выпарных аппаратов, производить сгущение растворов до определенной концентрации, наибольший интерес представляют динамические характеристики по концентрации при возмущении по различным каналам. Практика показывает, что в данном случае вполне допустимо рассматривать однокорпусный выпарной аппарат как объект с сосредоточенной емкостью, т. е. такой объект, в котором концентрация и температура раствора в любой его точке одинаковы. Хорошее перемешивание раствора в аппарате позволяет принять указанное допу--щение без больших погрешностей. Можно заметить, что без этого допущения вообще невозможно судить об истинной концентрации раствора в аппарате. [c.173] Если объем раствора не стабилизировать, то в результате нарушения технологического режима (учитывая динамические свойства по уровню) полученные динамические характеристики не будут соответствовать условиям нормальной эксплуатации. Поэтому при экспериментальном определении динамических свойств по каналу концентрации необходимо, чтобы регулятор уровня был включен и поддерживал постоянное значение уровня. [c.174] Дополнительно для упрощения принимают, что раствор, поступающий на выпарку, имеет температуру, равную температуре кипения раствора в аппарате, а коэффициент теплопередачи К на данном промежутке времени остается неизменным. [c.174] Рассмотрим изменения концентрации раствора на выходе из выпарного аппарата при некоторых возмущениях. [c.174] У2 — энтальпия раствора начальной и конечной концентрации, дж/ кг Р1 Ра — плотность раствора соответственно на входе в аппарат и выходе из него, кг м . [c.174] Концентрация раствора в аппарате изменяется, если количество вещества, входящего в аппарат, в данный момент не равно количеству вещества, выходящего из него. С изменением концентрации раствора в аппарате при том же давлении (вакууме) изменяются температура раствора, и, следовательно, полезная разность температлф. Это приводит к изменению количества выпаренной воды, т. е. к изменению количества входящего раствора, если регулятор уровня воздействует на приток и процесс ведется при постоянном объеме. [c.175] Как видно пз рассмотренного, коэффициенты дифференциального ураине-шш (Г и 1X1) в общем случае не являются постоянными, а зависят от производительности аппарата и концентрации раствора. [c.176] Линейное дифференциальное уравнение (VI, 10) по.зволяет рассчитать для различных нагрузок, при которых работает аппарат, переходный процесс и получить временные характеристики (кривые разгона) прп юзмущенни по концентрации входящего раствора. [c.176] Для полного онисания динамических свойств выпарного аппарата но каналу концентрации при измерении ее по температурной депрессии необходимо рассмотреть еще два дополнительных звена (рис. 97). [c.177] Р1 Рз — плотность раствора на входе в апнарат п выходе пз него. [c.177] Так как было принято, ято процесс происходит при постоянном объеме и неизменном коэффициенте теплопередачи, то вторая постоянная времени изменяется очень незначительно и ее величина на порядок отличается от постоянной времени первого звена. Постоянная времени термометра сопротивления (Гз) также невелика. Поэтому полученную передаточную функцию по каналу концентрации раствора можно аппроксимировать звеном чистого запаздывания и апериодическим звеном с постоянной времени Тт. е. [c.178] В заключение укажем, что динамические свойства выпарного аппарата как объекта регулирования по каналу концентрации зависят от принятой схемы регулирования уровня и концентрации. При воздействии регулятора уровня на приток раствора передаточный коэффициент в случае возмущения по теплу получается меньше, а в случае возмущений по концентрации и расходу больше, чем при воздействии регулятора уровня на сток раствора. Указанное различие в значениях передаточных коэффициентов тем больше, чем больше разность между концентрациями входящего и выходящего растворов. [c.178] Очевидно, что при сохранении одних и тех же тепловых нагрузок снижение полезной разности температур возможно только при увеличении коэффициента теплопередачи К и греющей поверхности Р. В настоящее время в различных отраслях промышленности наблюдается стремление конструировать выпарные аппараты с большими греющими поверхностями (до 2100 м ). С точки зрения динамических свойств аппаратов и, следовательно, их автоматизации увеличение греющих поверхностей приведет к повышению степени самовыравнивания. [c.179] Величина р зависит также от вида выпариваемого раствора, конструкции аппарата и режима его работы. Так, например, из двух аппаратов, выпаривающих различные растворы при прочих одинаковых условиях (производительность и температурный перепад) степень самовыравнивания будет больше у того аппарата, в котором температура кипения раствора при изменении концентрации меняется более резко. [c.179] Постоянная времени выпарного аппарата зависит от его конструкции (рабочий объем, занятый раствором) и производительности. Чем больше производительность и меньше объем раствора в аппарате, тем меньше постоянная времени ТОбычно в аппарате (корпусе) для выпарки электролитической щелочи значение постоянной времени составляет 30—80 мин. [c.179] Выше рассмотрены динамические свойства одного выпарного аппарата по каналу концентрации. Выпарные же установки чаще всего являются многоступенчатыми, т. е. работают несколько последовательно включенных корпусов, однако практически определять динамические свойства по концентрации всей установки в целом не обязательно, поскольку концентрацию регулируют только в последнем корпусе, который и следует считать отдельным самостоятельным участком регулировния. [c.179] Рассмотрение всей выпарной установки как единого объекта при регулировании концентрации на выходе из последнего корпуса приводит к искусственному ух дшению динамических свойств участка регулирования. Этим объясняется, что схемы регулирования концентрации многокорпусной выпарной установки (на выходе из последнего корпуса) путем воздействия на расход греющего пара I корпуса или расход исходного раствора нерациональны и могут быть оправданы только определенными специфическими требованиями технологического процесса. [c.179] Вернуться к основной статье