ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация теплообменников-конденсаторов химико-технологических процессов. Критерии выбора оптимальных вариантов из "Теплообменники-конденсаторы в процессах химической технологии" Первая глава посвящена математической постановке задачи проектирования поверхностных теплообменников-конденсаторов как задачи оптимизации при наличии ограничений. В ней приводится классификация теплообменников-конденсаторов химико-технологических процессов, формируются векторы оптимизируемых параметров при проектировании различных типов аппаратов, обсуждается возможность использования для целей проектирования различных технико-экономических критериев. В заключение рассматривается алгоритм функционирования системы оптимального проектирования теплообменников-конден-саторов и возможные пути его реализации. [c.5] В третьей главе рассмотрены алгоритмы решения задач статического расчета теплообменников-конденсаторов, реализации динамических моделей поверхностных конденсаторов и связи, с основным технологическим аппаратом, формируется алгоритм совместного проектирования теплообменника-конденсатора и АСР. [c.6] В четвертой главе проводится исследование установившихся и переходных процессов теплообменников-конденсаторов в области изменения технологических параметров, задаваемых при проектировании. Конкретизируется технико-экономический критерий оптимальности и оцениваются его экстремальные свойства. Проводится сравнительный анализ различных структур системы управления на примере технологического комплекса ректификационная колонна — конденсатор . [c.6] Заключительная глава посвящена решению практических задач на основе разработанных алгоритмов. Здесь приводятся проектные и оптимизационные расчеты конденсаторов, а также построение номограмм проектирования технологического комплекса ректификационная колонна — дефлегматор и их использование при разработке совмещенных технологических схем с многократным использованием оборудования. [c.6] Авторы предполагают, что решением поставленных задач настоящая книга восполняет существенный пробе в теории и практике проектирования поверхностных теплообменников-кон-денсаторов химико-технологических процессов, позволяя создать метод автоматизированного проектирования теплообменных аппаратов данного класса. [c.6] Учитывая, что отдельные положения, изложенные в книге, могут быть достаточно спорными, авторы были бы признательны за все критические замечания и пожелания, высказанные в их адрес. [c.6] Неуклонные тенденции развития химических технологий, связанные с интенсификацией химико-технологических процессов, разработкой аппаратов большой единичной мощности, проектированием энергосберегающих малоотходных и безотходных производств, работающих в условиях функционирования автоматизированных систем управления, построенных на базе современных вычислительных комплексов, предопределили углубленное отношение к разработке математических моделей типовых аппаратов химико-технологических процессов. [c.7] В 1970 гг. выходит ряд монографий, посвященных математическому моделированию реакторных процессов [1—3], ректификационных колонн [4], выпарных установок [5], теплообменников [6, 7], формируются кибернетические принципы моделирования [8], обобщаются вопросы математического, алгоритмического и программного обеспечения решения оптимизационных задач [9, 10]. Вместе с тем остро наблюдается дефицит законченных исследований, связанных с моделированием динамических свойств технологического оборудования. Ограниченное количество публикаций [11—15] не позволило к настоящему времени развить и воплотить в реальность идею создания банка типовых нестационарных математических моделей объектов химической технологии, сформулированную еще двадцать лет назад [16], т. е. создать ту информационную базу, которая могла бы эффективно использоваться для анализа и синтеза различных по сложности структур автоматических систем управления. [c.7] В дальнейшем приоритетное направление получают публикации по расчету и оптимизации сложных химико-технологических систем [17—19]. [c.7] Экономическая необходимость заставила проектировщиков стремиться к наиболее эффективному использованию естественных ресурсов, снижению материалоемкости и энергоемкости проектируемых процессов. Однако стремление к улучшению таким образом экономической эффективности проектов приводило, к усилению динамических взаимосвязей между различными единицами оборудования проектируемого технологического процесса, что резко затрудняло, а иногда делало невозможным его-нормальное функционирование. [c.8] например, снижение капитальных и эксплуатационных затрат вследствие уменьшения размеров- сборников и промежуточных емкостей естественно должно приводить к усиленик жесткости динамических связей между основными аппаратами технологического процесса за счет уменьшения технологически развязывающего действия упомянутых единиц оборудования. Включение в проекты сетей теплообменников, используемых для регенерации теплоты, которая ранее терялась, влечет за собой появление дополнительных технологических связей между аппаратами, которые ранее были схемно развязаны. Все это. приводит к уменьшению динамической гибкости [20] проекта, а иногда и к невозможности создания успешно функционирующей системы автоматического управления процессом. [c.8] Компромисс между экономичностью проектируемых технологических процессов и качественным управлением ими был предложен авторами [21] при разработке концепции гибких систем [22, 23]. Подчеркивается необходимость совместного рассмотрения при проектировании вопросов экономики, функционирования и эксплуатации. Развиваемые теоретические исследования получили практическое воплощение при проектировании систем дистилляции и сети теплообменников [20]. [c.8] Таким образом, к настоящему времени накоплен достаточно, большой материал, связанный с моделированием, расчетом,, проектированием химико-технологического оборудования и управлением им. Можно констатировать, однако, что вне поля рассмотрения исследователей осталась важная задача совместного выбора конструктивно-технологических параметров оборудования и параметров проектируемой системы управления,, обеспечивающих наивысший технико-экономический эффект. [c.8] Цель настоящей книги —решение данной задачи на примере поверхностных теплообменников-конденсаторов химикотехнологических процессов, разработка системы проектирования, позволяющей на алгоритмическом уровне перенести предлагаемые принципы на типовые объекты химических технологий. Основная концепция предлагаемого метода состоит в том, что объект и система управления рассматриваются как единая динамическая система. Предлагается декомпозиция задачи проектирования в виде двухуровневой оптимизационной процедуры. [c.8] На нижнем уровне осуществляется выбор параметров аппарата, доставляющих экстремум технико-экономическому критерию. На верхнем уровне синтезируется система управления, оптимальная в смысле динамического критерия качества переходных процессов, и проверяется выполнение ограничений, связанных с возможностью компенсации возмущений и достижения регламентированных прямых показателей качества переходных процессов. В случае невыполнения ограничений проводится их переопределение в виде системы уравнений, решение которой в фазовом пространстве параметров объекта осуществляется с наименьшим уклонением технико-экономического критерия от его экстремального значения. [c.9] Выбор поверхностных конденсаторов в качестве объекта исследования был предопределен рядом факторов. Во-первых, разработкой математических моделей данных аппаратов восполняется существенный пробел в решении комплекса расчетных и оптимизационных задач целого класса теплообменной аппаратуры. Во-вторых, математические модели процесса конденсации могут быть использованы при моделировании процессов переноса в гетерогенных системах газ — жидкость — твердое тело. И, наконец, последнее. Поверхностные конденсаторы в течение длительного времени были предметом рассмотрения в совместных научно-исследовательских работах, выполненных НПО ГИПХ и кафедрой Системы автоматизированного проектирования и управления Ленинградского технологического института им. Ленсовета. Результаты этих исследований в основном определили содержательную часть предлагаемой читателю книги. [c.9] Буквенный индекс под обозначением параметров характеризует смесь — см пар —п инертный газ — и хладагент — х конденсат — к начальное состояние хладагента — х. н конечное состояние хладагента — х. к значение параметра у поверхности пленки конденсата — пл наружный размер — н внутренний размер —вн сдувку — сд стенку —ст загрязнение — з. Буквенный индекс над обозначением параметра характеризует объемную долю — об массовую долю — без индекса. [c.10] Цифровые индексы под обозначением параметра. О —для входного сечения аппарата 1 — для выходного сечения аппарата. Цифровые индексы над обозначением параметра 1 — для обобщенных параметров со стороны парогазовой смеси 2 — для тех же параметров со стороны теплоотвода. [c.10] Поверхностные теплообменники-конденсаторы имеют широкое распространение в различных процессах химической технологии. Они используются не только для целевого фазового превращения поступающего парового потока, но и в качестве парожидкостных теплообменников работают вместе с ректификационными колоннами, выпарными аппаратами, реакторами, образуя с ними единый технологический комплекс. Как технологические аппараты поверхностные теплообменники-конденсаторы выполняют следующие основные функции 1) поддержание давления в паровом пространстве конденсатора и связанного с ним технологического аппарата 2) обеспечение определенной степени конденсации поступающего парового потока 3) обеспечение заданного закона изменения температуры жидкостного потока, нагреваемого при конденсации пара. [c.11] Управление отмеченными параметрами осуществляется автоматическими системами регулирования (АСР), расчет, проектирование и наладка которых проводятся обычно без учета динамических свойств конденсатора и носит зачастую субъективный, зависящий от опыта исполнителя характер. Вместе с тем требования, предъявляемые к качеству переходных процессов по регулируемым параметрам достаточно жестки, поскольку стабильная работа конденсатора во многом определяет возможность достижения необходимого качества работы связанного с конденсатором технологического аппарата. Значительная доля теплообменников-конденсаторов в аппаратурном оформлении химико-технологических процессов определяет необходимость выбора их параметров на стадии проектирования с учетом технико-экономических и технологических показателей. [c.11] Вернуться к основной статье