|
Oliy ta’lim, fan va innovatsiya vazirligi Termiz muhandislik texnologiya institute
|
| bet | 1/7 | | Sana | 21.05.2024 | | Hajmi | 3,82 Mb. | | #247797 |
Bog'liq Bekali Mirzayev
Oliy ta’lim, fan va innovatsiya vazirligi
Termiz muhandislik texnologiya institute
“Energetika va konchilik ishi” fakulteti
“Avtomatlashtirish va boshqarish “kafedrasi
“Texnologok jarayonlarni optimallashtirish va boshqarish “ fanidan
Kurs ishi
Guruh: TJICHAB21a
Topshirdi: Mirzayev.B
Qabul qildi: Esonov.H
Termiz-2024
Mundarija:
Kirish ..………………………………………………………………………….…2
1-Bo’lim.Rektifikatsiyalsh jarayonlarini boshqarish tizimlarini modellashtirish.………………………....……………………………..…....……3
2 – Bo’lim. Rektifikatsiyada qo’llaniladigan boshqaruv tizimlarining turlari…………..………..………………………………………………….…......4
2.1. Rektifikatsiya haqida…………………………………………..….....4
2.2.Rektifikatsion jarayonlar tasnifi……………….……………..............6
3 – Bo’lim. Rektifikatsiyani boshqarish tizimlarida modellashtirishning ahamiyat…………………………………………………………………………18 Xulosa………………………………………………………..…………………..32 Adabiyotlar………….………………………………………………….………..33
KI RI SH
Gazni siqish va haydash uchun mo’ljallangan mashinalar kompressorlar deyiladi. Kompressorlar xalq xo’jaligida qo’llanilayotgan zamonaviy texnikalarda keng foydalanilmoqda. Ayniqsa kimyo, mashinasozlik, metallurgiya, temir yo’li, aviatsiya sanoatlarida, gaz-turbinali dvigatellarda va sovitish qurilmalarida kompressorlar keng ishlatiladi. Ishlash printsipi va tuzilishiga ko’ra kompressorlar hajmiy va parrakli kompressorlarga bo’linadi. Hajmiy kompressorlarda gaz bosimi uning hajmini majburiy kamaytirish hisobiga ko’payadi. Hajmiy kompressorlar jumlasiga porshenli rotatsion va vintaviy kompressorlar kiradi. Parrakli kompressorlarda gazning bosimi kompressorning g’ildiraklari aylanganida vujudga keladigan inertsion kuchlar ta’sirida ko’payadi. Ular trubokompressorlar ham deyiladi va markazdan qochma hamda o’qiy kompressorlariga bo’linadi.
Zamonaviy ishlab chiqarish bu - axborotlashtirilgan boshqarish tizimlari va kommunikatsiya, raoliya - iqtisodiyot va marketing xizmatlari, ilmiy texnologik hamda loyihalash markazlarining kimyo-texnologik bosqichlar majmuidir. Raqamli texnika va ma’lumot qayta ishlash usullarining intensiv rivojlanishi natijasida kimyoviy, neft-kimyoviy hamda ulaming ichki komplekslaridagi axborotlashtirilgan boshqarish tizimlari va axborot uzatish jarayoninng funksionallik ahamiyati tobora oshib bormoqda. Kimyotexnologik jarayonlarning (KTJ) analizi va sintezi masalalarini yechishda, shuningdek, bu jarayonlardagi boshqarish tizimlarini qurish masalalarida matematik modellashtirish usullarini qo‘llash maqsadga muvofiqdir. Rektifikatsiyalash jarayonini modelini yaratish, qo'llanish va optimallashtirish jarayonida, pastki bosqichlar bo'yicha turli keng xil aspektlarni hisobga olish talab etiladi. Quyidagi xulosa bilan, rektifikatsiyalash jarayonini modellashtirishning eng muhim bosqichlarini keltirib o'tamiz:Boshqaruv tizimi tushunchasi: Modellashdan oldin, rektifikatsiyalash tizimining tushunchalarini tushunish zarurdir. Bu tarkibiy komponentlarning xossalari, ustunliklar (harorat, bosim, oqim tezligi) va ustunlikni ifodalovchi qurilmalar (ona maydonlari va ichki qurilmalar) haqida to'liq tushuncha kerak.
Tenglik munosabatlari: Rektifikatsiyalash komponentlar o'rtasida volatillik farqlariga qarab ajratishni amalga oshiradi. Modellash uchun tenglik munosabatlari, masalan, buhar-suyu o'rtacha (VLE) ma'lumotlari, zarur bo'ladi. Bu munosabatlar tushunchalarining qarorligi, ichki va buxoro fazalardagi komponentlarning konsentratsiyalarini harorat va bosimning funksiyasi sifatida bayon qiladi.
Mavzu:Rektifikatsiyalsh jarayonlarini boshqarish tizimlarini modellashtirish.
Rektifikatsiya (lotincha: rectus — „oddiy“) — suyuq aralashma komponentlarini rektifikatsion kolonnalarda haydash usulida ajratish. Rektifikatsiya muvozanatda boʻlmagan (suyuq va bugʻ) fazalar orasida issiklik va moddalarning diffuzion almashinishiga asoslangan. Rektifikatsiya qaynash tralari yaqin boʻlgan suyukliklar aralashmalarini ajratish zaruriyati boʻlganda qoʻllanadi. Rektifikatsion kolonnada koʻp toʻsikdar boʻlib, unda suyuq aralashma bugʻlari kondensatlanadi va pastdan chiqayotgan bugʻning yangi qismi koʻp marta uchrashadi. Kolonna qarshi oqim prinsipida ishlaydi. Yuqoriga koʻtarilayotgan bugʻ uchuvchi komponent bilan uzluksiz boyib turadi.
Bunda bugʻ qaynash temperaturasi past boʻlgan komponent bilan boyib, uning qaynash temperaturasi pasayib boradi. Suyuqlik esa qaynash temperaturasi yuqori boʻlgan komponentlar bilan boyib, uning kaynash temperaturasi yuqorilashaveradi. Bu jarayon to muvozanat holat bunyod boʻlguncha davom etadi, lekin kolonnadan sovitkichlar sistemasi orqali bugʻ fazasi kondensatlab ajratib olinishi bilan muvozanat yana buziladi va bu jarayon to toza komponentlar yoki kerakli komponentlar fraksiyasi toʻliq ajratib olingunicha uzluksiz davom etaveradi. Rektifikatsiya suyuq hamda suyultirilgan gaz aralashmalarini ajratish uchun qoʻllanadi.
Rektifikatsiya jarayonining temperatura oraligʻi (diapazoni) nihoyatda keng: 1000° (toza Zn, Pb, Cd kabi metallarni ajratishda) va 0° (havo, vodorod izotoplari kabi gazlarni ajratishda). Rektifikatsiya jarayonining ishchi bosimi oʻnlab atmosferadan (etanpropilen aralashmasi uchun), to bir necha mm simob ustuni (yuqori yogʻ kislotalari rektifikatsiyasi) atrofida boʻladi. Davriy va uzluksiz rektifikatsiya mavjud.
Davriy rektifikatsiyada barcha suyuqlik kolonna kubiga bir vaqtda solinadi. Rektifikatsiya jarayonida distillat ajratib turilsa, suyuklik tarkibida past trada qaynaydigan komponent kamayib boradi. Uzluksiz rektifikatsiyada sistemaga doimiy tarzda haydaluvchi suyuqlik qoʻshib boriladi. Rektifikatsiya kolonnalarining samaraligi, ularning uzunligi, diametri, suyuklik bilan bugʻ orasidagi kontakt vaqti bilan aniqlanadi.
Ikki va undan ortiq, uchuvchan komponentlardan tarkib topgan bir jinsli suyukdik aralashmalarini ajratish uchun ko’llaniladigan usullardan eng keng tarkalganlari xaydash va rektifikastiyadir. Xaydash va rektifikastiya jarayonlari kimyo, oziq - ovqat va boshqa sanoatlarda juda keng ko’lamda ishlatiladi. Masalan, texnik va oziq – ovqat etil spirtlarini, aromatik moddalar ishlab chiqarishda, xamda aralashmalarni dag`al ajratish uchun qo’llaniladi. Juda tuda ajratish uchun rektifikastiya jarayonidan foydalaniladi. Xaydash va rektifikastiya jarayonlari bir xil temperaturada aralashma komponentlarining turli uchuvchanligiga asoslangandir. Yuqori uchuvchanlikka ega komponent engil uchuvchan, past uchuvchanlikka ega komponent qiyin uchuvchan deb nomlanadi.
Umumiy tushunchalar Ikki va undan ortiq uchuvchan komponentlardan tarkib topgan bir jinsli suyuqlik aralashmalarini ajratish uchun qo‘llaniladigan usullardan eng keng tarqalganlari haydash va rektifikatsiyadir.
Haydash va rektifikatsiya jarayonlari kimyo, oziq - ovqat va boshqa sano atlarda juda keng ko‘lamda ishlatiladi. Masalan, texnik va oziq - ovqat etil spirtlarini, aromatik moddalar ishlab chiqarishda, hamda aralashmalarni dag‘al ajratish uchun qullaniladi. Juda to‘la ajratish uchun rektifikatsiya ja rayonidan foydalaniladi.Haydash va rektifikatsiya jarayonlari bir xil temperaturada aralashma komponentlarining turli uchuvchanligiga asoslangandir. Yuqori uchuvchanlikka ega komponent yengil uchuvchan, past uchuvchanlikka ega komponent qiyin uchuvchan deb nomlanadi. Demak, yengil uchuvchan komponent qiyin uchuvchanga qaraganda pastroq temperaturada qaynaydi. Shuning uchun ham, ular past va yuqori tem peraturada qaynaydigan komponentlar deb ataladi.
Haydash yoki rektifikatsiya jarayonida boshlang‘ich aralashma yengil uchuv chan komponenta bilan boyitilgan distillyat va qiyin uchuvchan component bilan boyitilgan kub qoldig‘iga ajraladi..Haydash jarayonida hosil bo‘lgan bug‘ kondensator - deflegmatorga kondensatsiyalash natijasida distillyat oli nadi. Qurilma kubida esa - kub qoldig‘i qoladi.Eng oddiy aralashma 2 ta komponentdan tarkib topgan bo‘ladi va u binary aralashma deb ataladi. Binar aralashmaning erkinlik daraja soni kuyidagiga teng:
S = K + 2-F = 2 + 2-2 = 2
bu yerda komponentlar soni; F - fazalar soni.
Sistema holatini uchta bir - biriga bog‘liq bo‘lmagan parametr belgi laydi: bosim r, temperatura t va konsentratsiya x. Agar, istalgan ikkita para metr tanlansa, uchinchisini aniqlash qiyin emas. Demak, muyuzanat chizig‘ini istalgan ikkita o‘zgaruvchi parametr orqali ifodalash mumkin, yani r va ds,
t va jc, r va t, x va u.
Ma’lumki, suyuqpik aralashmalari o‘zlarining fizik-kimyoviy xarakte ristikalari bo‘yicha katga farq qiladi.Komponentlarning o‘zaro erishiga qarab, binar aralashmalarni 3 gu ruhga bo‘lish mumkin:
komponentlari cheksiz eruvchan aradashmalar;
- komponentlari o‘zaro erimaydigan aralashmalar;
- komponentlari qisman eruvchan aralashmalar.
Komponentlari cheksiz eruvchan aralashmalar o‘z navbatida ideal va haqiqiy eritmalarga bo‘linadi.Ideal aralashmalar deb eritma tarkibidagi komponent olinishi nati jasida issiqlik ajrab chiqmaydigan yoki yutilmaydigan va hajmi o‘zgarmay digan aralashmalarga aytiladi.Yengil uchuvchan A va qiyin uchuvchan V komponentam binar, suyuq ara lashmani ko‘rib chiqamiz. A va V toza komponentlar to‘yingan bug‘larining bosimini Ra va Rd deb belgilaymiz.Ma’lumki, ideal aralashmalar Raul qonuniga buisinadi. Ushbu qonunga binoan, suyuqlik ustidagi toza komponentning bug‘ bosimi uning suyuqlikdagi mol ulushiga proporsionaldir:
R a = R a ' x R v = r n{1~ x) (5-P5)
bu yerda Ra, Rv - A va V komponentlarning parsial bosimi; x, (1-x) - suyuq ar&pash madagi A va V komponentlarning mol ulushlari.Dalton qonuniga binoan sistemadagi umumiy bosim, parsial bosimlar yig‘indisiga teng:
R = R l x + R v (-x)= R V + {R D ~ R V) X
bundan
x =L.
R A ~ Rv
tenglamalardan ko‘rinib turibdiki, bir xil o‘zgarmas temperaturada suyuqlik aralashmasi ustidagi komponentlar parsial va bug‘larning umumiy bosimi yengil uchuvchan komponentning mol ulushi x bilan to‘ri chiziqli bog‘liqlikda bo‘ladi.komponentlar parsial bosimi va umumiy bosim izoterma lari tasvirlangan.
Ideal aralashmalar uchun suyuqlik-bug‘ muvozanat diagrammasi.
a - aralashma ustidagi komponent parsial bosimi va umumiy
bosim izotermalari; b-t-x.y diagrammalar; v-u-x diagramma.
OV va SA to‘g‘ri chiziqpar komponentlar parsial bosimi (rl va rv) ni,
AV esa - suyuqlik ustidagi umumiy bosim o‘zgarishini ifodalaydi. OA va SV vertikal kesmalar toza komponentlar to‘yingan bug‘ i bosimi (R a va Pg) ni ko‘rsatadi.Dalton qonuniga ko‘ra, bug‘dagi komponentning parsial bosimi, unda gi shu komponent mol ulushiga proporsionaldir: r A = R u rV =R -(1 - u )
bu yerda R - sistema umumiy bosim; u, (1-u)-bug‘ aralashmasidagi A va V komponentlar
mol ulushi.Muvozanat sharoiti uchun:
Bundan Odatda, haydash- sh rektifikatsiya lsarayonlari izobarik jarayonda o‘tkaziladi. Shuning uchun, R = const bo‘lgan holatdagi binar aralashmani ko‘rib
chiqamiz.Bunda muvozanat chizig‘ini t - x, u yoki u - x koordinatlarda tasvirlash mumkin. Agar, temperatura ma’lum bo‘lsa va x, u kattaliklari hisoblab topil sa, sistemadagi muvozanatni ifodalovchi diafammani qurish mumkin. Dia grammadagi pastki chiziq suyuq aralashmaning qaynash temperatu rasini, yuqori^ chiziq esa - buk aralashmani kondensatsiyalash temperatura sini ifodalaydi. jc = 0 va x = 1,0 da ordinata o‘kdaridagi kesmalar, qiyin va yengil uchuvchan komponentlar qaynash temperaturasini ko‘rsatadi.Suyukdikning ma’lum tarkibi X bo‘yicha bug‘ tarkibini anikdash uchun suyuqpik konsentratsiyasiga tegishli abssissa o‘qidagi nuqgadan qaynash chi zig‘i bilan kesishguncha vertikal chiziq o‘tkaziladi. So‘ng esa, kesilish nuqgasidan bug‘ kondensatsiyalanish chizig‘i bilan kesishguncha gorizontal chi ziq o‘tkaziladi. Kesilish nuqgasining abssissa o‘qidagi qiymati bug‘ning mu vozanat tarkibi beradi.
ko‘rinib turibdiki, bir xil qaynash temperaturasida bug‘dagi yengil uchuvchan komponent konsentratsiyasi uning suyukdik bug‘lari mu vozanat konsentratsiyasidan katta bo‘ladi.. «Suyukdik bug‘» sisgemaning bu xossasi Konovalovning birinchi qonuniga bo‘ysunadi, ya’ni eritma bilan muvo zanatda bo‘lgan bug‘ doim o‘zida shunday komponentni ortiqcha ushlaydi, bunda eritmaga shu komponentdan qo‘shilganda uning qaynash temperaturasi kamayadi. Masapan, etil spirtiga suv qo‘shilsa, sistemaning qaynash temperaturasi pa sayadi. Konovalovning l-qonuniga binoan, eritmaning qaynashi davrida suv bug‘i fazasining spirg bug‘lari bilan boyishi sodir bo‘ladi.Rektifikatsiya jarayonini hisoblash uchun u - x diafammadan foydala nish qulaydir .
Um = f(x) funksiya kuyidagi tenglamaga mos keladi
hamda, suyuq va bug‘ fazalar muvozanat tarkiblari orasidagi bog‘likdikni ifodalaydi.Komponentlar nisbiy uchuvchanligi:
ma’lum bo‘lsa, ideal aralashmalar muvozanat chizig‘ini hisoblash va qurish mumkin.
Faqat yengil uchuvchan komponentlardan tarkib topgan suyukdik bilan shu komponentdan tarkib topgan bug‘ muvozanat holatida bo‘ladi. Muvozanat chi zig‘ining eng chetki nuqgalari kvadratning qarama qarshi burchaklarida joylashgan. Kvadrat diagonali va muvozanat egri chizig‘i suyuq va bug‘ fazalar ning mavjud bo‘lish sohalarini chegaralaydi.Haqiqiy suyuqlik aralashmalari. Bunday aralashmalardan komponentlar ajratib olinganda issikdik ajrab chiqadi, hajmi o‘zgaradi va ko‘pchilik hollarda Raul qonuniga bo‘ysunmaydi.Undan tashqari, bu aralashmalar bug‘ fazasining molekulalari o‘zaro tortishish kuchlarini, ularning hajmlarini va boshqalarni hisobga olish zarur.Raul qonuniga nisbatan og‘ish manfiy yoki musbat bo‘lishi mumkin.
Agar, og‘ish musbat bo‘lsa, eritma ustida umumiy bosim Raul qonuni bo‘yicha ideal eritma uchun hisoblangandan katta, manfiy og‘ishida esa - kichik bo‘ladi.Musbat og‘ishda umumiy bosim chizig‘i ideal eritmanikidan yuqori, manfiy og‘ishda - pastroqtsan o‘gadi.Parsial bosimlarning konsentratsiyaga bog‘likdigi botiq yoki bo‘rtiq chizikdar orqali tasvirlanadi ;
Haqiqiy eritmalar uchun fazaviy muvozanat diagrammalari tajribaviy machlumotlar asosida quriladi.Muvozanat chizig‘idan og‘ishning son qiymatlari Raul qonunidan juda katta farq qilishi va bir qator eritmalar uchun ma’lum bir konsentratsiyada qaynash temperaturasi o‘zgarmas katga likka ega bo‘lishi mumkin.
Haqiqiy eritmalarning fazaviy diagrammalari.
a - manfiy og‘ish; b - musbat og‘ish
Konovalovning ikkinchi qonuniga binoan, suyuq eritma ustidagi
muvozanat holatidagi bug‘ning tarkibi suyuq eritma tarkibiga tengdir, ya’ni um = x . Bunday aralashmalar azeotrop eritmalar deb nomlanadi. Azeo trop eritmalar maksimal va minimal qaynash temperaturali bo‘lishi mumkin.Azeotrop eritmalar tarkibi bosim(temperatura) ga bog‘liq bo‘ladi.
Biror sistemada bosim o‘zgarishibilan uning muvozanat holati o‘zgaradi.Bu esa, o‘z navbatida bug fazasi tarki bining o‘zgarishiga olib keladi.Ushbu o‘zgarishlar mexanizmini bilish uchun М .С.Вревский tomonidan
quyidagi qonunlar yaratilgan: ikki komponentli eritmaning fazaviy diagrammalari. qaynash temperaturasi (yoki bosimi)
a - manfiy og‘ish; ortganda, bug‘lar tarkibida bug‘lanishi
b - musbat og‘ish. uchun katta energiya talab epguvchi kompo nentning nisbiy mikdori oshadi;
b) bug‘ uchuvchanligi maksimumga ega bo‘lgan eritmalarning temperaturasi (yoki bosimi) oshirilganda, azeotrop eritmalarda bug‘lanishi uchun katga energiya talab etuvchi komponentning nisbiy qiymati ortadi. Bug‘ning uchuvchanligi minumum bo‘lganda, eritmaning qaynash temperaturasi oshirilganda azeotrop eritmada bug‘lanishi uchun kam energiya talab qiluvchi komponentning nisbiy miqdori ko‘payadi.Vrevskiy qonuniga binoan, azeotrop eritmalarni ajratish uchun bo simni o‘zgartirib haydash yoki rektifikatsiya qilish jarayonlaridan foydala nish mumkin.
Bir-birida erimaydigan yoki qisman eriydigan suyuqlik aralashmalari.Agar, A va V komponentlar bir-birida to‘liq erisa, komponentlar molekula larining o‘zaro tortishish kuchlari nolga teng bo‘ladi. Bunda, har bir kompo nent o‘zini musgaqil tutadi va kuyidagi bosimda qaynaydi:
R = Rl+Rv
Agar, aralashma komponentlari bir - birida erimasa, istalgan kompo nent parsial bosimi, uning o‘sha temperaturada to‘yingan bug‘ bosimiga teng.Aralashmaning qaynash tempera turasi tgp suyuq aralashmaning tarkibi ga bog‘liq emas .Aralashmaning qaynash tempera turasi har doim toza komponentlar qaynash temperaturalaridan past bo‘la di.Tabiatda bir birida absolyut erimaydigan moddalar kamdan-kam uch raydi. Agar, qisman eriydigan suyuq lik aralashmalarida qaynash tempera turasi as yoki de chizigi bo‘ylab eritma ning asosiy komponentining qaynash temperaturasigacha o‘zgaradi.Bug‘ning kondensatsiyalanish tem peraturasi s va eb chiziqpari bo‘y lab o‘zgaradi. Diafammadagi b nuqga da
uo = Rd/R = const tarkibli bug‘ kondensatsiyalanadi.
Qisman eriydigan
aralashmalarning fazaviy
diagrammalari.
Suyuqlik aralashmalarini bir marotaba qisman buglatish yo‘li bilan nomlanadi. Oddiy haydash jarayonini eritma komponentlari uchuvchanli gi orasidagi farq katta bo‘lgan hollardagina qo‘llash maqsadga mu vofiq va yuqori samara beradi.Oddiy haydash kuyidagi usullarda amalga oshiriladi: fraksiyali haydash; deflegmatsiya bilan haydash; suv buti bilan haydash; molekular haydash.Fraksiyali haydash Bu usul haydash kubidagi eritmani asta sekin bug‘latish yo‘li bilan olib boriladigan ajratish jarayonidir ajratish jarayoni oddiy haydash deb
Оддий ҳайдаш қурилмаси. 1 - куб; 2 - конденсатор; 3 - дистиллят йикгичлар.tiladi va u yerda kondensatsiyalanib, distillyat holatida yig‘gich 3 ga yuborila di. Jarayon tugagandan so‘ng, kub 1 dagi kub qoldig‘i chiqarib tashlanadi. Kub 1 to‘yingan suv bug‘i yoki tutun gazlari bilan qizdiriladi.Eritmani haydash jarayonida kub qoldig‘ida yengil uchuvchan komponent mikdori va distillyat tarkibidagi mikdori maksimal qiymatdan minimalga cha kamayadi. Shuning uchun, har xil tarkibli distillyat fraksiyalari turli yig‘gichlarga ajratib olinadi. Har xil tarkibli mahsulot olishga mo‘ljallangan eritmalarni ajratib olish usuli fraksiyali haydash deb nomla nadi.Oddiy haydash davrida hosil bo‘layotgan bug‘ kubdan chiqarib olinadi va har bir onda kubda qolgan eritma bilan muvozanatda bo‘ladi.Bu usulda haydash atmosfera yoki vakuum ostida olib boriladi. Vakuum ostida haydash usuli issikdikka chidamsiz eritmalarni ajratish imkoniyati ni yaratadi, chunki bu usulda qaynash temperaturasi pasayadi. Shuning uchun ham bu usulda haydash davrida past temperaturali suv bug‘laridan foydalaniladi.Distillyatning o‘rtacha tarkibi moddiy balans tenglamasidan anikdanadi:
Fxf = Wxw + ( f - J V )xd
Bundan dyp
X F R =Fxf -WxMF - W
bu yerda F - boshlang‘ich eritma mikdori; Xf- boshlangich eritma konsentratsiyasi; W -kub qoldig‘i mikdori; x^ - kub qoddig‘i konsentratsiyasi.Deflegmatsiya bilan haydash Bu usul eritmalarni ajratish darajasini ko‘tarish uchun qo‘llaniladi.
Bu usulda, kub 1 da hosil bo‘lgan bug‘lar deflegmator 2 ga uzatiladi va u yerda qisman kondensatsiyalanadi. Qisman kondensatsiyalanish davrida qiyin uchuvchan komponent mikdori ko‘p bo‘lgan flegma hosil bo‘ladi va qaytadan kub ga tushiriladi. Kub 1 ga tushish vaqgida ko‘tarilayotgan bug‘lar bil art o‘zaro ta’sirida bo‘ladi.Yengil uchuvchan komponent miqdori yuqori bo‘lgan bug‘lar ko1ndensatorga yo‘naltiriladi. Kondensatsiyalanish natijasida 1hosil bo‘lgan distillyat yig‘gichga tushadi. Kub qoldig‘ining konsentratsiyasi o‘rnatilgan qiymatiga yetganda so‘ng, kubdan chiqarib yuboriladi.Suv bug‘n bilan haydash. Eritmalar qaynash temperatura sini pasaytirish uchun jarayon ni vakuum ostida tashkil etish usuli oldindan ma’lum edi. Le kin, eritmalarni suv bug‘i bi lan haydash usulida ham qaynash temperaturasini pasaytirish mumkin. Ayniqsa, bu usul qaynash temperaturasi 100°C Mahsulot
Deflegmatsiyali oddiy havdash qurilmasi.
1 - kub; 2 - deflegmator;
3 - kondensator; 4 - yig‘gichlar.
dan ortiq bo‘lgan va komponentlari suvda erimaydigan eritmalar uchun juda qo‘l keladi. Shuning uchun, eritma komponentlari suvda erimasa, unda haydashkubiga qo‘shimcha komponent sifatida suv bug‘i yuboriladi.Molekular haydash.
Bu usul yuqori temperaturada qaynaydigan va issikdikka chidamsiz eritmalarni ajra tish uchun qo‘llaniladi. Ushbu jarayon uta past vakuumda, ya’ni bosim 1,31...0,131Pa bo‘lgan oralik da olib boriladi. Molekular haydash eritmani tashqi yuzasidan bug‘latish orqali amalga oshi riladi. Jarayon bir biriga yaqin o‘rnatilgan bug‘latish va kondensatsiyalash yuzalarida ro‘y beradi. Shuni alohida ta’kidlash kerakki, ular ora sidagi masofa odatda 20...30 mm, yani molekulalarning erkin harakati uzunligidan kam bo‘lishi kerak. Bunday holatda issiq yuzadan ko‘tarilayotgan yengil uchuvchan komponent molekulalari sovuq yuzaga urilishi bilan kondensatsiyalanadi.Suv bugi bilan oddiy haydash qurilmasi
1 - kub; 2 - kondensator;
3 – s
eparator
Rektifikatsiya
Suyuqlik aralashmalarini tashkil etuvchi komponentlarga bir necha mar ta qisman bug‘latish va bug‘larni kondensatsiyalash natijasida ajratishga rektifikatsiya deyiladi.Odatda, eritmalarni to‘la ajratishni faqat rektifikatsiya usuli ta’minlaydi. Bu jarayon nasadkali yoki tarelkali kolonnalarda o‘tkaziladi. Kolonnada bug‘ va eritma qarama qarshi yo‘nalishda harakatlantiriladi va har bir to‘qnashish moslamasida bug‘ kondensatsiyalansa, eritma esa bug‘ning kondensatsiyalanish issiqligi hisobiga qisman bug‘lanadi.Shunday qilib, bug‘ yengil uchuvchan komponent bilan, kolonnadan pastga oqib tushayotgan suyuqlik esa - qiyin uchuvchan komponent bilan boyitiladi. Bug‘ va eritmaning ko‘p marta to‘qnashishi hisobiga distillyat butunlay yengil uchuvchan, kub qoldigi esa qiyin uchuvchan komponentdan tarkib topgan bo‘ladi.Rektifikatsiya jarayonini hisoblashda kuyidagi tahminlar qabul qilinadi:x, u diagramma yerdamida tasvirla a) 1 kmol bug‘ kondensatsiyalanish davrida 1 kmol suyukdik bug‘lanadi. Demak, rektifikatsion kolonnaning istalgan ko‘ndalang kesimida harakatlanayotgan bug‘ning mikdori bir xildir;
b) deflegmatorda kondensatsiyalanayotgan bugning tarkibi o‘zgarmaydi.
Demak, rektifikatsion kolonnadan chiqib ketayotgan bug‘ning tarkibi distil lyatnikiga teng (yj = xj) bo‘ladi;
v) eritma bug‘lanishi davrida uning tarkibi o‘zgarmaydi. Dsmak,
bug‘lanish davrida hosil bo‘lgan bug‘ning tarkibi kub qoldig‘inikiga tenglasha di, ya’ni (yw = Xn,).Ko‘pincha rektifikatsiya jarayoni t -nadi .Konsentratsiyasi xj bo‘lgan bosh langich eritma qaynash temperaturasi tjgacha qizdirilganda, suyukdik bilan mu vozanatdagi bug olinadi va u kondensa siyalanganda yengil uchuvchan komponenta boyitilgan x tarkibli suyuqlik hosil bo‘laai. Ushbu suyuklik yana qizlirilsa va uning temperaturasi t2 gacha yetkazilsa, qosil bo‘lgan bug‘ning kondensatsiyalani shi natijasida xj tarkibli suyuqlikni olamiz. Shunday qilib, bug‘lanish va kondensatsiyalash jarayoni ko‘p marta qaytarilsa, boshlangich eritmani toza, yengil va qiyin uchuvchan komponentlarga ajratish mumkin.
Barqaror holatdagi xatti-harakatlarga e'tibor qaratish tufayli tahlil qilish osonroq.Kommutatsiya davrida rektifikatsiya qilingan kuchlanishni o'rtacha hisoblash kabi usullardan foydalaning.O'rtacha shahar chiqish kuchlanishiga ta'sir qiluvchi boshqaruv strategiyalarini o'rganish uchun javob beradi.Cheklovlar: To'satdan o'zgarishlarga (masalan, yukning o'zgarishi) dinamik javobni ushlamang.Kichik signalli modellar:Murakkabroq, ammo vaqtinchalik xatti-harakatlar haqida qimmatli tushunchalar beradi.Tizim modelini ma'lum bir ish nuqtasi atrofida chiziqli qiling.Tizimning kirish kuchlanishidagi, yuk oqimidagi va hokazolardagi kichik buzilishlarga qanday javob berishini tahlil qiling.Barqarorlik va o'tish davriga tez javob berishni ta'minlaydigan boshqaruv halqalarini loyihalash uchun foydalaniladi.Davlat-kosmik modellar:
Differensial tenglamalar yordamida tizimning keng qamrovli tasvirini taklif qiling.Holat o'zgaruvchilari kondansatör kuchlanishi va induktor oqimi kabi asosiy elektr miqdorlarini o'z ichiga oladi.
Kirishlar nazorat signallari va buzilishlarni ifodalaydi.
Chiqishlar tizimning javobini ifodalaydi (masalan, doimiy oqim kuchlanishi).Ham barqaror holat, ham vaqtinchalik xatti-harakatlarni tahlil qilish uchun kuchli vosita.Manipulyatsiya va tahlil qilish uchun chuqurroq matematik bilimlarni talab qiladi.
Kengaytirilgan boshqaruv texnikasi:Histerezis nazorati:
DC kuchlanishni tartibga solishning oddiy, ammo samarali usuli.
To'g'ridan-to'g'ri kuchlanishning mos yozuvlar qiymatidan og'ishi asosida quvvat moslamasini (o'rni kabi) yoqadi / o'chiradi.
Tez javob beradi, lekin ehtiyotkorlik bilan ishlab chiqilmagan bo'lsa, yuqori chastotali kuchlanish dalgalanishiga olib kelishi mumkin.Oqim cheklovchi nazorati:Rektifikator pallasini ortiqcha oqimlardan himoya qilish uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega.
Chiqish oqimini kuzatib boradi va oqimni xavfsiz chegaralar ichida cheklash uchun nazorat signalini sozlaydi.Ko'pincha tizimni umumiy himoya qilish uchun boshqa boshqaruv usullari bilan birlashtiriladi.Quvvat faktorini tuzatish (PFC):
AC kirishidagi quvvat sifatini yaxshilashga qaratilgan.
Reaktiv quvvat sarfini minimallashtirib, AC kuchlanish bilan fazada oqim olish uchun rektifikatorni boshqaradi.
Kambag'al quvvat omili uchun jarimalardan qochish uchun tarmoqqa ulangan ilovalar uchun zarur.Modellashtirish masalalari:
Komponent modellari: Modelning aniqligi ishlatiladigan komponent modellarining (masalan, diodlar, transformatorlar, filtrlar) ishonchliligiga bog'liq.Linearizatsiya usullari: Kichik signalli modellashtirish tizimni ish nuqtasi atrofida ehtiyotkorlik bilan chiziqlilashtirishni talab qiladi. Tanlangan texnika (masalan, tebranish usuli) modelning aniqligiga ta'sir qilishi mumkin.
Tasdiqlash: Modelni tekshirish juda muhim. Simulyatsiya natijalarini haqiqiy rektifikator sxemasidan olingan eksperimental ma'lumotlar bilan taqqoslash modelning tizim xatti-harakatlarini to'g'ri aks ettirishini ta'minlaydi.
Albatta, keling, har bir bosqichni batafsil ko'rib chiqaylik:Jarayonni tushunish: Rektifikatsiya jarayonlarida suyuqlik aralashmasi ularning uchuvchanligidagi farqlardan foydalangan holda uning tarkibiy qismlariga bo'linadi. Bu, odatda, ko'proq uchuvchi komponentlarni bug'lash uchun aralashmani qizdirishni va keyin ularni suyuqlik holatiga qaytarishni o'z ichiga oladi. Ushbu jarayonning termodinamikasini va suyuqlik dinamikasini tushunish juda muhimdir.
Tizim identifikatsiyasi: Ma'lumotlarni yig'ish muhim ahamiyatga ega. Jarayonning turli nuqtalarida oqim tezligi, harorat, bosim, kompozitsiyalar kabi o'zgaruvchilar haqida ma'lumotlar kerak bo'ladi. Regressiya tahlili kabi statistik usullar yoki eng kichik kvadratlarni baholash kabi tizimni aniqlash usullari ushbu ma'lumotlardan matematik modellarni olishga yordam beradi.Matematik modellashtirish: Rektifikatsiya jarayonining murakkabligiga qarab siz soddalashtirilgan massa va energiya balansi tenglamalaridan, McCabe-Thiele usuli kabi termodinamik modellardan yoki Aspen Plus yoki HYSYS kabi qat'iy jarayonni simulyatsiya qilish dasturidan foydalanishingiz mumkin.Linearizatsiya: Linearizatsiya boshqaruv tizimini loyihalashni soddalashtiradi. Masalan, Teylor seriyasini kengaytirish kabi usullardan foydalanib, barqaror holatdagi ish nuqtalari atrofida massa va energiya balansi tenglamalarini chiziqli qilishingiz mumkin.Nazoratchi dizayni: PID kontrollerlari soddaligi va samaradorligi tufayli keng tarqalgan. Keyinchalik murakkab jarayonlar uchun MPC kabi modelga asoslangan kontrollerlar cheklovlar va nochiziqliliklarni yaxshiroq boshqarishi mumkin. Kaskad boshqaruvi ham samarali bo'lishi mumkin, bu erda jarayonning turli tomonlarini boshqarish uchun bir nechta PID halqalari ishlatiladi.
Simulyatsiya va sinov: Turli sharoitlarda boshqaruv tizimining xatti-harakatlarini modellashtirish uchun simulyatsiya dasturidan foydalaning. Bu sizga boshqaruvchi parametrlarini real jarayonga joriy qilishdan oldin optimallashtirish imkonini beradi.
Tuning: Ziegler-Nichols yoki Cohen-Coon kabi PID sozlash usullari dastlabki sozlash uchun ishlatilishi mumkin. Nozik sozlash jarayonning o'ziga xos dinamikasi asosida parametrlarni sozlashni talab qilishi mumkin.
Amalga oshirish va ishga tushirish: PLC (Programmable Logic Controllers) yoki DCS (Distributed Control Systems) yordamida boshqaruv tizimini amalga oshirish. Ishga tushirish vaqtida boshqaruv tizimining kutilganidek ishlayotganligini tekshiring va kerakli tuzatishlarni kiriting.
Monitoring va texnik xizmat ko'rsatish: Asosiy jarayon o'zgaruvchilarini kuzatish va boshqaruv tizimining kerakli parametrlar doirasida ishlashini ta'minlash uchun sensorlarni o'rnating. Datchiklar va aktuatorlarga muntazam texnik xizmat ko'rsatish va kalibrlash ish faoliyatini ta'minlash uchun zarurdir.Optimallashtirish: optimallashtirish usullarini qo'llash boshqaruv tizimining ish faoliyatini yanada yaxshilashi mumkin. Misol uchun, siz energiya sarfini kamaytiradigan yoki mahsulot tozaligini maksimal darajada oshiradigan ob'ektiv funksiya bilan bashoratli boshqaruv modelidan foydalanishingiz mumkin.Esingizda bo'lsin, har bir qadam rektifikatsiya jarayonlarini boshqarish tizimini muvaffaqiyatli loyihalash va joriy etishni ta'minlash uchun texnologik muhandislar, boshqaruv muhandislari va, ehtimol, optimallashtirish bo'yicha mutaxassislar o'rtasidagi hamkorlikni talab qiladi.
Rektifikatsiya jarayonlarini modellashtirish suyuqlik aralashmalarini distillash orqali ularning alohida tarkibiy qismlariga ajratish dinamikasini qo'lga kiritishni o'z ichiga oladi. Mana batafsil taqsimot:Massa va energiya balanslari: rektifikatsiya ustunining harakatini tasvirlash uchun asosiy massa va energiya balansi tenglamalaridan boshlang. Ushbu tenglamalar ustunning turli bosqichlarida oqim tezligi, kompozitsiyalari va energiya kirishlari va chiqishlarini hisobga oladi.
Muvozanat munosabatlari: Suyuqlik va bug 'fazalaridagi komponentlarning kontsentratsiyasi harorat va bosim bilan qanday o'zgarishini tasvirlash uchun bug'-suyuqlik muvozanati (VLE) ma'lumotlari kabi muvozanat munosabatlaridan foydalaning. Tizimning murakkabligiga qarab Raul qonuni yoki yanada murakkab faollik koeffitsienti modellari kabi muvozanat modellaridan foydalanish mumkin.
Bosqichli modellar: rektifikatsiya ustunini nazariy bosqichlarga yoki tovoqlarga ajrating va har bir bosqichda sodir bo'ladigan massa va energiya uzatish jarayonlari uchun modellarni ishlab chiqing. Bu bug 'va suyuqlik fazalari o'rtasidagi massa almashinuvini, shuningdek, ustun orqali issiqlik uzatishni ifodalovchi tenglamalarni o'z ichiga olishi mumkin.
Entalpiya balansi: bug'lanish, kondensatsiya va ozuqa, qayta oqim va mahsulot oqimlari o'rtasidagi har qanday issiqlik almashinuvi uchun zarur bo'lgan energiyani hisobga olish uchun entalpiya balansini qo'shing.
Ustunlar dinamikasi: rektifikatsiya ustunining dinamik xatti-harakatlarini, shu jumladan vaqtni kechiktirish, chiziqli bo'lmaganlik va jarayon o'zgaruvchilari orasidagi o'zaro ta'sirlarni ko'rib chiqing. Dinamik modellar tizimning vaqtinchalik harakatini tavsiflash uchun oddiy yoki qisman differentsial tenglamalarni o'z ichiga olishi mumkin.
Ideal bo'lmagan holatlar va yon oqimlar: tizimdagi ideal VLE xatti-harakatlaridan og'ishlar, bosimning pasayishi va issiqlik yo'qotishlari kabi noidealliklarni hisobga oling. Yon oqimlar yoki oraliq mahsulotlar mavjud bo'lsa, ularning umumiy ajratish jarayoniga ta'sirini modellashtiring.
Yechish tanlovi: Modellarning murakkabligi va kerakli aniqlik darajasiga qarab, boshqaruvchi tenglamalarni echish uchun tegishli raqamli usullar va hal qiluvchilarni tanlang. Bu raqamli integratsiya usullarini, iterativ usullarni yoki jarayon muhandislik vazifalari uchun moslashtirilgan simulyatsiya dasturiy paketlarini o'z ichiga olishi mumkin.
Tasdiqlash va kalibrlash: Modelni eksperimental ma'lumotlar yoki zavod ma'lumotlari bilan taqqoslang, uning aniqligi va bashorat qilish qobiliyatiga ishonch hosil qiling. Kuzatilgan xatti-harakatlarga mos keladigan model parametrlarini sozlang va tizimdagi noaniqliklarni hisobga oling.
Sezuvchanlik tahlili: rektifikatsiya jarayonining ishlashiga ta'sir qiluvchi asosiy parametrlar va o'zgaruvchilarni aniqlash uchun sezgirlik tahlilini o'tkazing. Bu jarayonning mustahkamligini tushunishga va optimallashtirish bo'yicha harakatlarni boshqarishga yordam beradi.
Simulyatsiya va optimallashtirish: Tasdiqlangandan so'ng, ish sharoitlari, uskunani loyihalash parametrlari va nazorat qilish strategiyalarining rektifikatsiya jarayonining ishlashiga ta'sirini tahlil qilish uchun simulyatsiya tadqiqotlari uchun modeldan foydalaning. Optimallashtirish usullaridan ajratish samaradorligini oshirish, energiya sarfini kamaytirish yoki boshqa maqsadlarni optimallashtirish uchun foydalanish mumkin.
Masshtabni kengaytirish va loyihalash: Nihoyat, o'lchovni kengaytirish va sanoat miqyosidagi rektifikatsiya ustunlarini loyihalash uchun tasdiqlangan modeldan foydalaning. Bu iqtisodiy cheklovlar doirasida kerakli ajratish talablarini qondirish uchun ustun diametri, balandligi, qadoqlash yoki laganda dizayni va jarayon sharoitlari kabi omillarni hisobga olishni o'z ichiga oladi.
Ushbu bosqichlarni bajarish orqali muhandislar jarayonni loyihalash, optimallashtirish va boshqarish uchun qimmatli vositalar bo'lib xizmat qiladigan rektifikatsiya jarayonlarining aniq va ishonchli modellarini ishlab chiqishi mumkin.
Muvozanat munosabatlari:
Faoliyat koeffitsientlari: Ko'p komponentli tizimlarda faollik koeffitsientlari suyuqlik va bug 'fazalarining ideal emasligini tavsiflash uchun ishlatiladi. Ular eksperimental tarzda aniqlanishi yoki Wilson, NRTL (Tasodifiy bo'lmagan ikkita suyuqlik) yoki UNIQUAC modellari kabi termodinamik modellar yordamida baholanishi mumkin.
Fazaviy muvozanat modellari: Bu modellar suyuqlik va bug 'fazalarining tarkibi muvozanatda qanday bog'liqligini tasvirlaydi. Umumiy modellar orasida ideal echimlar uchun Raul qonuni va ideal bo'lmagan tizimlar uchun turli xil faollik koeffitsientlari modellari mavjud.
Massa va energiya balanslari:
Massa uzatish balanslari: Fik qonuni yoki diffuziya nazariyasiga asoslangan differensial massa o'tkazuvchanlik tenglamalari ustunning har bir bosqichida suyuqlik va bug 'fazalari o'rtasida komponentlarning o'tkazilishini tasvirlash uchun ishlatiladi.
Energiya balansi: Energiya balansi tenglamasi kondensatsiya va bug'lanish tufayli ustundagi issiqlik kiritish yoki olib tashlashni hisobga oladi. U sezgir va yashirin issiqlik effektlarini ko'rib chiqadi va massa balansi tenglamalari bilan birlashtirilishi mumkin.
Bosqich modellari:
Muvozanat bosqichi modellari: Ushbu modellar ustunning har bir bosqichi suyuqlik va bug 'fazalari o'rtasidagi muvozanatga erishadi deb taxmin qiladi. Ular oddiyroq va ko'pincha dastlabki dizayn yoki ta'lim maqsadlarida qo'llaniladi.
Tarifga asoslangan modellar: Tarifga asoslangan modellar massa uzatish kinetikasini hisobga oladi va murakkabroqdir. Ular aniqroq bashorat qilishlari mumkin, ammo massa o'tkazish koeffitsientlari va yashash vaqtlari haqida batafsil ma'lumot talab qiladi.
Transport hodisalari:
Mass uzatish modellari: Ustunning har bir bosqichida sodir bo'ladigan massa uzatish jarayonini tasvirlash uchun kino nazariyasi, penetratsiya nazariyasi va bosqich samaradorligi modellari kabi turli xil massa uzatish modellari qo'llaniladi.
Issiqlik uzatish modellari: Ustun ichidagi issiqlik almashinuvi kerakli harorat rejimlarini saqlash uchun juda muhimdir. Issiqlik uzatish modellari ustun ichidagi o'tkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya ta'sirini hisobga oladi.
Simulyatsiya va optimallashtirish:
Jarayonlarni simulyatsiya qilish dasturi: Aspen Plus, CHEMCAD va HYSYS kabi dasturiy ta'minot paketlari rektifikatsiya jarayonlarini modellashtirish va simulyatsiya qilish uchun vositalarni taqdim etadi. Ular termodinamik modellar kutubxonalarini, birliklarning ishlash modellarini va optimallashtirish algoritmlarini taklif qiladilar.
Optimallashtirish usullari: Gradientga asoslangan optimallashtirish, genetik algoritmlar yoki simulyatsiya qilingan tavlanish kabi optimallashtirish usullari tozalikni maksimal darajada oshirish yoki energiya sarfini minimallashtirish kabi istalgan maqsadlar uchun qayta oqim nisbati, ozuqa joylashuvi va ustun bosimi kabi ish sharoitlarini optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.
Tasdiqlash va sezgirlik tahlili:
Eksperimental tasdiqlash: Simulyatsiya natijalarini eksperimental ma'lumotlar bilan taqqoslash modelning aniqligi va ishonchliligini ta'minlaydi. Bu uchuvchi yoki sanoat miqyosidagi rektifikatsiya ustunlaridan ma'lumotlarni to'plashni o'z ichiga oladi.
Sezuvchanlik tahlili: Sezuvchanlik tahlili ustunning ishlashiga ta'sir qiluvchi eng muhim parametrlarni aniqlashga yordam beradi. U muhandislarga jarayonga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan parametrlarga e'tibor qaratish va ularni yanada yaxshi ishlash uchun optimallashtirishga yo'naltiradi.
Ushbu jihatlarni birlashtirgan holda, muhandislar uning xatti-harakatlarini to'g'ri aks ettiruvchi va kerakli natijalarni optimallashtirishga imkon beruvchi rektifikatsiya jarayonining keng qamrovli modellarini ishlab chiqishi mumkin.
Kompressor — havo yoki gazni siqadigan va bosim ostida uzatadigan qurilma. Tuzilishiga koʻra, porshenli, rotatsion, markazdan qochirma, uqaviy va oqimli; siqiladigan gaz xiliga qarab, havo va kislorod Kompressorlari; bosimga qarab, past (0,3—1 MYA/m2), oʻrta (10MYA/m2 gacha) va yuqori (10 MYA/m2 dan yuqori) bosimli xillarga boʻlinadi. Havoni 12 kPa bosimgacha siqadigan mashinalar ventilyatorlar, 0,3 MPa gacha siqadigani havo puflagichlar deyiladi.
Porshenli Kompressor, asosan, ish silindri va porshendan iborat. U bir va koʻp silindrli, silindrlari vertikal, gorizontal, Vintsimon va Wsimon oʻrnatilgan, bir yoqlama yoki ikki yoklama ishlaydigan, bir yoki koʻp bosqichli boʻladi. Gaz silindrning ichki devorlari bilan ilgarilanmaqaytma harakat qiladigan porshen orasida qisiladi. Rotatsion Kompressorda aylanuvchi bir yoki bir necha porshen va rotor ish organi hisoblanadi.
|
| |
