Optimal konstruktsiyali distillyator loyixalash uslubi

Birlamchi distillyatsiya jarayonini statik optimallashtirish masalasini echish paytida, xususan energetik jixatdan optimal konstruktsiyaga ega bo’lgan va texnologik jarayonni belgilangan rejimlarda (G₀, a_j, t_j 100C) amalga oshirilishini ta'minlovchi distillyator loyiqalash maqsadida, optimallik kriteriysi sifatida qurilmaning qizdirish yuzasi F tanlanishi mumkin.

Birlamchi distillyatsiya jarayonining statik modelidan foydalanib, qurilmaning ish unumdorligini G₀ va quyultirilgan mistsella kontsentratsiyasi a_j bo’yicha chegaraviy shartlarni xisobga olib, mazkur masalani quyidagi ko’rinishda shakllantirish mumkin:

R_оп  min F (d_и, n, h), (9-16)

bu erda, d_и - qurilmadagi qizdirish trubalarining ichki diametri; h - truba balandligi;

n - trubalarning umumiy soni.

Birlamchi distillyatorlarni qisoblash jarayonida optimallik kriteriysi sifatida ularning birlik ish unumdorligidan (G₀/F) foydalanish qulaydir. Bu paytda qurilma ishchi yuzasining optimal qiymati, buqlatilayotgan mistsella kontsentratsiyasi a, uni qaynash qarorati t va qurilmadagi ishchi bosimga P ko’rsatilgan chegaraviy shartlarni qisobga olgan qolda, aniqlanadi:

R_оп = G₀/F = f(a, p, t, d_и, n, h) max f(a, p, t, d_и, n, h) (9-17)

Ushbu optimallashtirish masalasini echimi qurilmaning minimal qizdirish yuzasini aniqlashga yo’naltirilgan bo’lib, odatda ikki bosqichda yechiladi.

Birinchi bosqichda, qizdirish trubkalarining diametri ma'lum bo’lsa, ularning zaruriy soni aniqlanadi:

R_оп = f(a, p, t, d_и, n,)  max f( n) (9-18)

Bu paytda vertikal trubalarda qaynayotgan suyuqlik gidrodinamikasi e'tiborga olinadi.

Ikkinchi bosqichda, quyultirilgan eritmaning optimal kontsentratsiyasi bo’yicha, trubkaning ishchi balandligi aniqlanadi.

Energetik jiqatdan optimal konstruktsiyaga ega bo’lgan va texnologik jarayonni yumshoq rejimlarda (G₀, a_j, t_j100C) amalga oshirilishini ta'minlovchi va muayyan ish unumdorligiga (G₀, а_о, а_j) ega bo’lgan vertikal trubkali distillyator jarayonni statik matematik modeli (5-23) yordamida loyiqalanadi. Distillyatorni optimal ishchi yuzasi F_опт = d_иnh_опт ekanligi sababli berilgan konstruktiv-texnologik parametrlari (d_и, n, G₀, а_о, t_о, Р_б) bo’yicha trubkalarni zaruriy balandligi h_опт aniqlanadi.

Jarayonning statik modeli EXM da quyidagi algoritm bo’yicha tadqiq etiladi.

1. Qizdirish trubkasining ichki diametri d_и, ularning soni n , eritmani birlamchi sarfi G₀, kontsentratsiyasi ao va xarorati t_o; qizdiruvchi suv bug’ining qurilma qobig’idagi bosimi Р_б va issiqlik uzatish koeffitsienti k kattaliklarning son qiymatlari beriladi.

2.Qurilma qobiqidagi suv buqi bosimini ifodalovchi (6-19) tenglamadan uning kondensatsiyalanish qarorati t_кн aniqlanadi.

3. Eritma kontsentratsiyasi farqi а = а_j - а_j-1qiymati belgilanadi.

4. Qurilmadagi absolyut ishchi bosimni ifodalovchi tenglamadan eritmani qaynash qarorati t = f (а, Р_а) aniqlanadi.

5. Eritmani aniklangan qaynash qarorati t bo’yicha (6-21) tenglamadan ikkilamchi buq entalüpiyasi i_w aniqlanadi.

6. a va t kattaliklarni (6-22) tenglamaga qo’yib, eritmani issiqlik siqimi s aniqlanadi.

7. . t_кн , t , i_w va s kattaliklar qiymatlarini tenglamaga (6-18) qo’yib, qizdirish trubkasining j - chegarasi balandligi hj qisoblanadi.

8. Р_а va k kattaliklarni berilgan qiymatlarida 3 dan 7 bandlar bo’yicha, t  100 ⁰С sharti saqlanishi tekshirilib, qisoblashlar qaytariladi.

15.1- rasm. Paxta yog’i mistsellasini birlamchi distillyatsiyalash jarayonining statik modeli uchun EXMda qisoblash algoritmining blok - sxemasi

Suyuqlikni "yumshoq" rejimda quyultirishni ta'minlovchi ishchi bosim qiymatlarida Р_а = Р_w (t100 ⁰С) eritma kontsentratsiyasi а_j = а_опт bo’lguncha qisoblashlar davom ettiriladi.

Ushbu algorimt asosida jarayonni EXMda tadqiq etish uchun tuzilgan blok-sxema 9.1- rasmda keltirildi.

Mistsella kontsentratsiyasini distillyator yuzasi (trubkalar balandligi) bo’ylab taqsimlanishini o’rganish bo’yicha kompüyuterda o’tkazilgan tadqiqotlar natijalari 9.2- rasmda tasvirlangan.