Лаба 5 - Оптимизация химического процесса (1022735)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное агентство по образованию

Московский государственный университет

тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра Общей химической технологии

Лабораторная работа №5

“ Оптимизация химического процесса.”

Вариант № 9

Студент группы ХТ-308

Рассказчиков А.С.

Преподаватель

Шишилов О.Н.

Москва 2013 г.

Цель и задача работы.

Необходимо найти такое сочетание значений температуры на входе и времени пребывания, при котором приведенные затраты окажутся минимальными.

Для определения положения оптимума необходимо исследовать зависимость затрат от параметров(температуры и времени).

Решение при заданных значениях температуры на входе и времени пребывания в реакторе проводится на компьютере численным методом.

Теоретическая часть.

Схема реакции:

(1) А₁ → А₂

(2) А₂ → А₃

(3) 2А₃ → А₄

Параметры уравнения Аррениуса:

Матрица стехиометрических коэффициентов:

Исходная область исследования:

по температуре 323-373 К;

по времени 20-80 с.

В качестве критерия оптимальности для данной реакции выбираем приведенные затраты – сумму затрат, приходящуюся на единицу полученного продукта.

При формировании критерия отнесем все затраты к единице объема пропущенной через реактор жидкости. Обозначим эти цены так:

Ц₁ – цена реагента, 14 руб/кмоль;

Ц₃ – стоимость обезвреживания полученного побочного продукта А3, 4,7 руб/кмоль;

Ц₄ – то же для продукта А4, 5,3 руб/кмоль;

Ц_v – стоимость обработки (разделения, перекачки) жидкости, выходящей из реактора, 0,2 руб/м³;

ЦV – стоимость обслуживания реактора, пропорциональная его объему, 0,1 руб/(м³ч).

П- производительность по продукту, 160 кмоль/ч.

Обозначим:

v - объемный расход жидкости, м3/с;

В – среднее время пребывания, с;

V – объем реактора, м3.

Тогда статьи расхода будут выглядеть так:

затраты на приобретение реагента: з₁=Ц₁v(c₁⁰-c₁), где второй член в скобках учитывает возврат непрореагировавшего реагента в процесс;

затраты на обезвреживание продукта А₃: з₃=Ц₃vc₃;

затраты на обезвреживание А₄: з₄=Ц₄vc₄;

затраты на обеспечение разделение и перекачки жидкости: з_v=Ц_vv;

затраты на обслуживание реактора: зV=ЦVV=ЦVBv/3600.

Эти затраты относим к количеству полученного продукта, равному vc₂, и окончательно (после сокращения на v) получаем целевую функцию U:

U=(Ц1(с₁⁰-с₁)+Ц₃с₃+Ц₄с₄+Ц_v+ЦVB/3600)/c₂

Ограничения:

T≤T_max

V≤V_max

Экспериментальная часть.

Вводятся все характеристики реакции и процесса – матрица стехиометрических коэффициентов, исходная концентрация реагента, параметры уравнения Аррениуса для всех стадий, число ступеней модели каскада реакторов, заданная производительность и заданные цены. Поиск оптимума (минимума функции U) проведем методом покоординатного спуска, а далее используем сканирование для более точного его уточнения.

Результаты заносятся в таблицу. Также строится график поиска оптимума и контурные графики для целевой функции, объема аппарата, выхода и селективности.

Выводы.

Из полученных данных можно сделать вывод, что оптимум в данных интервалах достигается при T=368, t=2с и равен U=33,971.

При получении результатов больше остальных влияла селективность процесса, по её наибольшему значению осуществлялась оптимизация процесса.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы