Синтез химико- технологической системы (стр. 6 из 6)
Таблица 5 – Таблица пар результирующих и исходных потоков (V этап синтеза)
На основании таблицы 5 для теплообмена выбран 2 поток, так как необходимо было выбрать поток произвольным образом.
В результате синтеза системы теплообмена все потоки, кроме 1го холодного, достигли заданной температуры. Следовательно, его необходимо нагреть до нужной температуры, используя нагреватель.
Для расчета используется программа, написанная в Visual Basic.
Код программы:
Private Sub Command1_Click()
Dim c As Single, dt As Single, qx As Single
Dim tx1 As Single, tx0 As Single, tg0 As Single
Dim tg1 As Single, Wx As Single, Wr As Single
Dim qg As Single, q As Single, dlt As Single, k0 As Single
Dim st As Single
c = 483: dt = 20: k0 = 0.01745
tg0 = CSng(Text3.Text)
tx0 = CSng(Text1.Text)
tx1 = CSng(Text2.Text)
Wx = CSng(Text6.Text)
Wr = CSng(Text7.Text)
tg1 = tx1 + dt
qx = (tx1 - tx0) * Wx
qg = (tg0 - tg1) * Wr
q = qx
If qx > qg Then q = qg
tx1 = tx0 + q / Wx
tg1 = tg0 - q / Wr: dtl = tg0 - tx1: dt2 = tg1 - tx0
dlt = (dt1 + dt2) / 2
f = q / k0 / dlt
st = c * f ^ 0.6
Text5.Text = CStr(st)
Text4.Text = CStr(tg1)
End Sub
Результаты расчета:
Тепловая схема будет иметь следующий вид:
577,06
414,34 425
430,73 566,4 514,18
43,34 309,92 396,47 405
411,87 506,15 435180 485
50 253,98 350,129 415
460
195 410
Общая стоимость данной технологической схемы составляет 1192555.42, которая была получена в результате расчета оптимальных технологических схем (1154145), а также учитывает стоимость нагревателя (38410.42).
В данной курсовой работе были произведены следующие процессы оптимизации:
1. С помощью метода наименьших квадратов получили минимальные отклонения экспериментальных значений константы скорости химической реакции от расчетных для нахождения предэкспоненциального множителя k0 и энергии активации химической реакции Е.
2. С помощью метода наименьших квадратов получили минимальные отклонения экспериментальных значений константы равновесия от расчетных значений.
3. С помощью метода Брандона получили статическую модель абсорбера, а также рассчитали все потоки на входе и выходе из реакторов.
Выбранная схема теплообмена, состоящая из 5 реакторов и 1 нагревателя, позволяет достичь заданных начальных и конечных температур основных технологических потоков наиболее оптимальным из рассмотренных вариантов.
Таким образом, рассчитанная в данной курсовой работе химико-технологическая система обеспечивает эффективную реализацию заданной технологии.
1. Методы и средства автоматизированного расчета химико-технологических систем / Кузичкин Н. В., Саутин С. Н., Пунин А. Е., Холоднов В.А., Шибаев В. А. – Л.: Химия, 1987. – 152с
2. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление / Д. Бальцер, В. Вайсс, В. К. Викторов и др. / Под ред. И. П. Мухленова. – Л.: Химия, 1986. -424 с.
3. Синтез оптимальных тепловых систем. Метод. указания / ЛТИ им. Ленсовета. Л.,1985
Зависимость константы скорости от температуры
| Tº, C | k, 1/c |
| 400 | 0.4 |
| 405 | 0.4 |
| 415 | 0.5 |
| 435 | 0.6 |
| 455 | 0.8 |
| 485 | 1.3 |
| 505 | 1.6 |
| 515 | 1.8 |
| 530 | 2.2 |
| 575 | 3.5 |
| 595 | 4.3 |
| 605 | 4.7 |
| 615 | 5.2 |
Зависимость константы равновесия от температуры
| Tº, C | kp |
| 400 | 443 |
| 420 | 265 |
| 440 | 112 |
| 460 | 108 |
| 480 | 72 |
| 520 | 35 |
| 540 | 25 |
| 560 | 16 |
| 580 | 12 |
| 600 | 9.5 |
| 620 | 7.0 |
Экспериментальные данные по работе абсорберов
| Tвх, ºC | Плотность орошения, м3/м2 | Объем абсорбера, м3 | Tвых, ºC | Степень абсорбции, % |
| 170 | 13 | 22 | 58.9 | 69.06 |
| 180 | 14 | 25 | 52.4 | 77.10 |
| 170 | 13 | 30 | 44.0 | 87.15 |
| 160 | 18 | 21 | 46.1 | 80.40 |
| 188 | 17 | 27 | 43.8 | 88.45 |
| 200 | 16 | 24 | 54.1 | 76.63 |
| 210 | 19 | 22 | 53.3 | 76.72 |
| 150 | 20 | 25 | 32.1 | 99.12 |
| 174 | 21 | 26 | 33.6 | 98.57 |
| 182 | 21 | 26 | 35.3 | 96.81 |
| 190 | 21 | 26 | 37.0 | 95.16 |
| 170 | 18 | 26 | 39.5 | 92.11 |
| 160 | 17 | 29 | 35.4 | 99.54 |
| 170 | 15 | 24 | 49.8 | 79.19 |
| 180 | 15 | 24 | 52.1 | 77.40 |
| 190 | 15 | 24 | 54.3 | 75.74 |
| 210 | 15 | 24 | 58.7 | 72.77 |
| 225 | 16 | 22 | 64.3 | 68.49 |
| 210 | 18 | 29 | 43.0 | 91.87 |
| 150 | 18 | 19 | 47.8 | 76.54 |
| 186 | 14 | 25 | 53.7 | 76.09 |
| 190 | 14 | 25 | 54.6 | 75.45 |