|
1 mavzu. Texnologik jarayonlarni avtomatlashtirishning asosiy tushuncha va qoidalari
|
| bet | 44/71 | | Sana | 05.06.2024 | | Hajmi | 5,68 Mb. | | #260470 |
Bog'liq 0 2023 TJA Ma\'ruzalar matniNazorat savollari.
5-Modul. Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish
25-mavzu. Kimyoviy reaktorlardagi jarayonlarni rostlash.
Reja.
Reaktorlarning strukturaviy sxemasi. Reaktorning matematik modelini qurish. Kimyoviy reaktorlar ish tartibi turg‘unligi va dinamikasining o‘ziga xosliklari. Aralashtirgichli va quvurli reaktorlardagi jarayonlarni rostlash.
Reaktorlarning struktura sxemasi.
2. Reaktor matematik modelini qurish.
3. Kimyoviy reaktorlar ish tartibi turg‘unligi va dinamikasining o‘ziga xosliklari.
4. Aralashtirgichli va quvurli reaktorlardagi jarayonlarni rostlash.
Kimyoviy reaktorlar barcha kimyoviy mahsulot olish texnologik sxemasida asosiy qurilma bo‘lib xizmat qiladi. Reaktorning ishlashi ma’lum ma’noda qurilmaning umumiy unumdorligi, olingan mahsulotning sifati va tannarxini aniqlab beradi. Reaktorning soddalashtirilgan tuzilish sxemasi quyidagicha:
57-rasm. Kimyoviy reaktorning tuzilish sxemasi
Kimyoviy reaksiya tezligi kinetika tenglamalari va qurilmadagi gidrodinamik, massa almashinish va issiqlik jarayonlarining o‘zaro aloqasidan aniqlanadi. O‘z navbatida reaktordagi kimyoviy o‘zgarishlar undagi issiqlik va gidrodinamik jarayonlarning o‘zgarishiga olib keladi. Bu o‘zaro bog‘lanishlarga kesishadigan bog‘lanishlar to‘g‘ri keladi. Bunday ichki teskari bog‘lanishlar noturg‘un rejimga, jarayon parametrlarining avtotebranishiga, olinayotgan mahsulot sifatining o‘zgarishiga olib keladi va bular kimyoviy reaktorlarning avtomatlashtirilgan tizimlarini tuzishda e’tiborga olinishi kerak.
Kimyoviy reaktorlar unda kechayotgan reaksiyalarning xilma-xilligi, ishlash prinsipi va tuzilishi bilan ajralib turadi.
Reaksiyalar katalitik va nokatalitik bo‘lishi, har xil tarkibga ega bo‘lishi, mexanizmi bo‘yicha farqlanishi (parallel, ketma-ket, qaytar va qaytmas) hamda o‘tkazish shartlari bo‘yicha (izotermik, noizotermik, o‘zgarmas bosimli) bo‘lishi mumkin.
Reaktorlarni ularning davriy va doimiy ishlash rejimlariga asosan ajratish katta ahamiyatga ega. Agar reaksiya o‘tishida qurilmaga reagentlar uzatilmasa va ulardan reaksiya mahsulotlari chiqarilmasa, undagi jarayon davriy deyiladi.
Uzluksiz va uzlukli ishlaydigan reaktorlar bilan boshqarish masalalari turlicha, birinchisiga statsionar rejimdagi berilgan qiymatlar parametrlarini barqarorlash masalasi, ikkinchisi uchun esa ma’lum bir dastur asosida jarayonning kuzatilishi xarakterli (masalan, reaktordagi haroratning ma’lum bir qonuniyat bilan o‘zgarishi). Bunday reaktorlarda statsionar jarayonning bo‘lishi mumkin emas.
Kimyoviy reaksiyalar ekzotermik (issiqlik ajralishi) va endotermik (issiqlik yutilishi) reaksiyalarga bo‘linadi. Ekzotermik jarayonlarni boshqarish ancha murakkab, unda reaktordagi haroratning ozgina o‘zgarishi konversiyaning o‘zgarishiga olib keladi. Ko‘pgina hollarda reaksiyalardagi ajralib chiqayotgan issiqlik miqdori ajralib chiqqan issiqlik tezligiga mos kelmasa, jarayonning noturg‘unligiga olib kelishi mumkin. Jarayonning noturg‘unligi portlashlarga va reaktorning buzilish (avariya) holatiga olib kelishi mumkin.
Ba’zi ishlab chiqarish jarayonlari noturg‘un holatda amalga oshiriladi. Reaktorning noturg‘un holatda ishlashini avtomatik rostlash tizimlari yordamida amalga oshiriladi. Agar bunday tizim haroratning tezkor o‘zgarishi bilan to‘g‘rilanmasa, u holda reaktordagi qorishmani yoki jarayonning ketishiga mahsulot kelishini to‘xtatuvchi maxsus tizimning avtomatik himoyasi ishga tushadi. Jarayonning matematik modelini reaktordagi aralashmaning ideal holati uchun tuzamiz. Reaktorning modeli moddiy va issiqlik balanslaridan iborat, agar reaksiyada bir necha turli xil tashkil etuvchilar ishtirok etsa, u holda moddiy balansni har bir tashkil etuvchi uchun alohida tuzish kerak. Tushunarli bo‘lishi uchun bitta reagent ishtirok etuvchi reaksiyani ko‘rib chiqamiz.
Moddiy balans tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega:
(1)
yoki (2)
bu yerda: s – reaktorning chiqishidagi reaksion qorishmaning konsentratsiyasi; s0 - reagentning kirishidagi konsentratsiyasi; V – reaktorning hajmi; G – reagent uzatishning hajmiy tezligi; r – kimyoviy reaksiyaning tezligi; Tkor – reaktorda qorishmaning qotish vaqti; t* – vaqt.
Issiqlik balansining tenglamasini quyidagicha yozish mumkin;
, (3)
yoki (4)
bu yerda: sR – reaksion qorishmaning solishtirma issiqlik sig‘imi; – reaksion qorishmaning zichligi; – reaktordagi reaksion qorishmaning harorati; 0 – reaktorning kirishidagi qorishmaning harorati; (–H) – kimyoviy reaksiyaning issiqlik samarasi; – issiqlik uzatish koeffitsienti; F – issiqlik almashinishning yuzasi; sov – qorishmani sovutish harorati.
Kimyoviy reaksiyaning tezligi r, Arrenius qonuniga binoan reagentning konsentratsiyasi, reaksiya ketma-ketligi va jarayonning haroratiga bog‘liq. Ko‘rilayotgan reaksiyaning birinchi tartibli holati uchun biz quyidagilarga egamiz:
, (5)
bu yerda: k – kimyoviy reaksiya tezligining konstantasi; Ye – aktivlanish energiyasi; R – universal gaz doimiysi.
(3) va (4) tenglamalar reaktorning uzluksiz holatini ifodalaydi. Davriy reaktordagi qorishmaning sarfi G=0, va matematik modeli quyidagi ko‘rinishga ega:
(6)
. (7)
Adiabatik rejimda ishlovchi uzluksiz reaktor uchun matematik model quyidagi ko‘rinishga ega.
(8)
(9)
Izotermik rejimda (d/dt = 0), ishlovchi reaktor uchun matematik model o‘zida moddiy balans tenglamasini namoyon etadi (1).
Keltirilgan modellar reaktorning o‘tish rejimlarini tasvirlaydi. Bu holatda konsentratsiyaning o‘zgarish tezligi va reaktordagi harorat nolga teng. Bu ifoda reaktorning statsionar holatini aniqlash uchun ishlatiladi. Modelning tenglamasi nochiziq bo‘lganligi uchun reaktorning statik modeli orqali uning koordinatalarini aniqlash mumkin emas. Shuning uchun ko‘pgina hollarda statsionar holatni aniqlash uchun grafik usullardan yoki EHMda hisoblashlardan foydalaniladi.
Uzluksiz kimyoviy reaktorlarni boshqarishda hosil bo‘ladigan masalalardan biri reaktordagi berilgan harorat va konsentratsiyani barqaror ushlab turishdan iboratdir. Bu masalani rostlash qonuniga proporsional holatiga nisbatan ko‘rib chiqamiz. Avtomatik rostlash tizimlarini qurish usullariga sabab bo‘ladigan rostlagichni ulashni 8 ta variantlari mavjud.
|
| |
