Аналитическая часть., Практическое задание. - Математическая модель кинетики процесса

Какие параметры характеризуют ММ идеального смешения, идеального вытеснения, ячеечную модель, однопараметрическую диффузионную модель?

Ответ:

Идеальное смешение - концентрация вещества, время. Идеальное вытеснение - концентрация вещества, длина потока, время, линейная скорость потока. Ячеечная модель - среднее время пребывания, число ячеек. Однопараметрическая диффузионная модель - сечение аппарата, предельное значение координаты.

Практическое задание.

Исследование одной из типовых моделей гидродинамики в соответствии с заданным вариантом задания. Приведите уравнения материального баланса и уравнения реакции объекта на типовые возмущения. Проведите вычислительный эксперимент. Получить таблицы и графики характеристик. Для заданной производительности определить рабочий объем аппарата. На основании полученных результатов сделайте вывод о влиянии варьируемых параметров на выходные характеристики.

Тип модели: модель идеального смешения с проскоком.

Время исследования: 80 мин.

Начальная концентрация индикатора: 30 моль/л.

Время пребывания: 20 мин.

Варьируемый параметр: изменяется доля проскока в диапазоне от 0 до 0,2 с шагом 0,05.

Производительность аппарата: 100 л/мин.

Получить кривые разгона и импульсные характеристики. Определить рабочий объем аппарата для каждого из вариантов.

Решение:

Получить с помощью пакета символьной математики MathCad кривые разгона (F-кривые) модели идеального смешения с проскоком при времени пребывания 20 мин, изменяя величину доли проскока от 0 до 0,2 от величины расхода с шагом 0,05.

Для расчета характеристик задать следующие входные данные: начальная концентрация индикатора равна 30 моль/л, время исследования 80 мин.

Получить таблицы и графики характеристик. Для заданной производительности 100 л/мин определить рабочий объем аппарата. Ниже показано решение этой задачи с помощью MathCad. Исходными данными являются: время пребывания (tau = 20 мин), доля проскока (значения заданы в соответствии с условием задачи: m1 = 0; m2 = 0,05; m3 = 0,1; m4 = 0,15; m5 = 0,2), доля застойной зоны (z = 0), начальная концентрация индикатора (c0 = 20 моль/л), время исследования меняется от 0 до 80 мин с шагом 1 мин (при необходимости величину шага можно изменить).

Схема аппарата может быть представлена в следующем виде

На рисунке приняты следующие обозначения:

G, G1, G2 - полный объемный расход, объемный расход через аппарат, "проскакиваемый" расход на выход из реактора соответственно, м3/ч; m - доля проскока, m = G /G 2; G = G1 +G2;

Время пребывания ф исп =V /G1.

1. Уравнения материального баланса модели ИСП:

Начальные условия:

2. Кривая разгона модели ИСП:

3. Импульсная характеристика модели ИСП:

4. Передаточная функция:

Далее записываются расчетные уравнения, при решении которых выдаются результаты в виде таблиц и графиков. Для наглядности все F-кривые для каждого из возможных значений доли проскока построены на одной координатной плоскости.

Исходя из приведенных выше формул, рабочий объем аппарата определяется по формуле

V = ф - G - (1 ? m),

Где ф ? время пребывания, мин; G ? производительность аппарата, л/мин; m ? доля проскока. Чем больше величина проскока, тем меньшего значения достигает выходная концентрация трассера, но начальное значение (при t = 0) тем больше, чем больше величина проскока.

Похожие статьи




Аналитическая часть., Практическое задание. - Математическая модель кинетики процесса

Предыдущая | Следующая