Типы (классы) технологических процессов

В кинетическом уравнении гидромеханических процессов:

dG - перенос количества жидкости или газа за промежуток времени .

- поверхность переноса жидкости или газа;

- сопротивление переносу жидкости или газа;

- константа скорости (величина, обратная сопротивлению ).

- перепад давления на участке переноса - движущая сила гидромеханических процессов.

В кинетическом уравнении тепловых процессов:

dQ - перенос количества тепла за промежуток времени .

- поверхность переноса тепла;

- сопротивление переносу тепла;

- коэффициент теплопередачи (величина, обратная сопротивлению R2);

- перепад температуры между средами, обменивающимися теплом - движущая сила тепловых процессов.

В кинетическом уравнении массообменных процессов:

dM - количества вещества или группы веществ, перенесенного из одной среды в другую за промежуток времени ;

- поверхность переноса вещества или группы веществ;

- сопротивление переносу вещества или группы веществ;

- коэффициент массопередачи (величина, обратная сопротивлению );

- разность концентраций распределяемого вещества (группы веществ) - движущая сила масообменных процессов.

В кинетическом уравнении химических процессов:

dC - изменение концентрации реагирующего вещества за промежуток времени ;

- константа скорости химической реакции;

- концентрации взаимодействующих веществ.

Как видно из таблицы, скорость любого процесса прямо пропорциональна его движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению. Характер этих зависимостей, в первую очередь, определяет параметры, которые должны участвовать в управлении.

ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Все параметры технологических процессов можно разделить на 3 группы:

• входные;

• режимные;

• выходные.

Входные параметры характеризуют материальные и энергетические потоки на входе в аппарат, например, расход, концентрацию, давление, температуру веществ, поступающих в аппарат.

Режимные параметры дают представление об условиях протекания процесса в аппарате и могут быть сосредоточенными и распределенными.

К объектам управления с сосредоточенными режимными параметрами относятся аппараты, в которых реализуется гидродинамический режим, близкий к идеальному смешению, когда происходит выравнивание всех режимных параметров (например, температуры и концентрации вещества) по всему объему аппарата. Примером могут служить котлы сферической формы и различные смесительные аппараты.

Идеальное смешение

К объектам управления с распределенными режимными параметрами относятся аппараты, в которых реализуется гидродинамический режим, близкий к идеальному вытеснению, т.н. поршневой режим без эффектов продольного и поперечного перемешивания потока. Именно за счет этого происходит распределение всех режимных параметров по пространственной координате аппарата. Этот случай характерен для аппаратов, у которых длина аппарата превышает его поперечный размер более чем в 20 раз. Например, трубопроводные системы, кожухотрубные теплообменные аппараты, различные аппараты колонного типа.

Идеальное вытеснение

L d 20

Выходные параметры характеризуют материальные и энергетические потоки на выходе из аппарата, например, химический состав конечного продукта, его температуру, количество отходов и т. д. Это могут быть также сводные экономические показатели процесса, например, себестоимость конечной продукции.

Совокупность значений параметров процесса называют технологическим режимом, а совокупность значений параметров, обеспечивающих решение задачи управления процессом – нормальным технологическим режимом.

Нормальный технологический режим задают и оформляют в виде технологической карты. В карте приводят перечень параметров, значение которых необходимо поддерживать на определенном уровне, а также указывают диапазон значений, в котором эти параметры могут изменяться без серьезных отрицательных последствий для технологического процесса.

Управление технологическим процессом сводится к поддержанию параметров на значениях, соответствующих нормальному технологическому режиму.

ВОЗМУЩАЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Реальные объекты управления постоянно в той или иной степени подвергаются возмущающим воздействиям, которые нарушают нормальный режим процесса. Различают внешние и внутренние возмущающие воздействия.

Внешние возмущающие воздействия проникают в объекты управления извне как в результате прямого воздействия внешней среды на него, так и в результате изменения входных и некоторых выходных параметров процесса.

Внутренние возмущающие воздействия возникают в самом объекте управления, например, изменение активности катализатора и загрязнение стенок аппарата.

При управлении процессом особое внимание следует обратить на внешние возмущающие воздействия, поскольку они поступают в объект управления чаще, чем внутренние, и некоторые из них возможно ликвидировать еще до поступления в него.

Многие возмущающие воздействие трудно заранее предугадать, что значительно усложняет управление процессом.