Математическая модель процесса сушки барды в кожухотрубчатой сушилке

Целью работы является – разработка математической модели, пригодной для исследования процесса, и алгоритма управления процессом сушки барды, обеспечивающего поддержание оптимального режима.

Задачи:

- провести анализ процесса сушки барды как объекта управления.

- разработать математическую модель технологического процесса сушки барды;

- провести параметрическую идентификацию разработанной математической модели на основе экспериментальных данных;

- определить систему показателей процесса, оценивающих эффективность управления, и формализовать систему технологических ограничений, определяющих допустимость технологических режимов;

- исследовать особенности режимов функционирования кожухотрубчатой сушилки с целью выявления управляющих и возмущающих воздействий;

- поставить задачу оптимизации процесса сушки барды в кожухотрубчатой сушилке.

Предлагаемая работа включает в себя теоретическую и практическую направленность. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

В первой главе рассмотрены существующие современные технологии переработки барды. В качестве объекта исследования выбрана технология производства сухой барды, определены факторы, воздействующие на качественные показатели процесса сушки барды, установлена значимость стадии сушки барды в технологическом процессе.

Предметом исследования является математическая модель процесса сушки барды в кожухотрубчатой сушилке.

Рассмотрены особенности процесса сушки как объекта моделирования и оптимального управления.

Во второй главе приводится математическое описание процесса сушки барды в кожухотрубчатой сушилке.

В третьей главе представлена методика идентификации и проверки точности математической модели процесса.

Проведены имитационные исследования в заданных диапазонах изменения входных параметров на основе разработанной математической модели процесса. Основываясь на проведенных имитационных исследованиях, были определены векторы функций управлений, варьируемых параметров, а также выявлены возмущения, наиболее сильно влияющие на качественные показатели процесса.

В четвертой главе проводится формализация качественных показателей процесса, технологических условий и ограничений.

В этой главе также проводится формализация критерия оптимального управления, представляющего варьируемую по вектор-функции управлений и вектору параметров процесса часть себестоимости продукции.

В Заключении сформулированы основные выводы диссертации.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 1

Глава 1. Современное состояние технологии и исследований в области моделирования и управления процессом сушки барды.. 7

1.1 Анализ проблем комплексной переработки послеспиртовой барды.. 7

1.2 Краткое описание технологического процесса сушки барды.. 11

1.3 Общий обзор технологий. 16

1.4. Общая постановка задачи управления процессом сушки барды.. 18

Глава 2. Математическое моделирование управления процессом сушки барды.. 33

Давление пара в сушилке определяется из соотношения: 36

Глава 3. Идентификация математической имитационной модели и исследования процесса управления процессом сушки барды.. 37

3.1. Методика идентификации математической модели процесса. 37

3.2. Идентификация и проверка точности математической модели процесса сушки барды.. 39

3.3. Имитационное исследование процесса сушки барды.. 42

Глава 4. Оптимальное управление процессом сушки барды в кожухотрубчатой сушилке. 48

4.1. Формализация технологических условий и ограничений.. 48

4.2. Формулировка задачи оптимизации. 49

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ... 53

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 55

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 57

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зайцев Н.Л. Экономика промышленного предприятия. М.: Инфра-М, 2007.

2. Барда кормовая. Технические условия. ГОСТ Р 53098-2008. М. 2008.

3. Андросов А.Л., Елизаров И.А., Третьяков А.А Промышленные технологии переработки послеспиртовой барды. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4.

4. Корытин A.M., Петров Н.К., Радимов С.Н., Шаларев Н.К. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. Учебник для вузов. М.: Энергоатом издат, 1988.

5. Технологический регламент на производство сухой барды.

6. Елизаров И.А., Мартемьянов Ю.Ф., Схиртладзе А.Г., Фролов С.В. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры. Учебное пособие для вузов. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2003.

7. Балакирев В.С., Володин В.М., Цирлин А.М. Оптимальное управление процессами химической технологии (экстремальные задачи В АСУ). - М.: Химия, 1978.

8. Кафаров В.В., Перов В.А., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974.

9. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987.

10. Третьяков А.А. Моделирование и оптимальное управление процессом синтеза монометиланилина в контактном аппарате трубчатого типа. Канд. дисс. - Тамбов, 2003.

11. Бодров А.И. Оптимизация процесса стерилизации консервов в автоклаве и его математическое моделирование. Канд. дисс. - Ленинград, 1985.

12. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. - М.: Химия, 1975.

13. Островский Г.М., Бережинский Т.А. Оптимизации химико-технологических процессов. М.: Химия, 1984.

14. Островский Г.М., Бережинский Т.А., Беляева А.Р. Алгоритмы оптимизации химико-технологических процессов.

15. Цирлин А.М., Балакирев В.С., Дудников Е.Г. Вариационные методы оптимизации управляемых объектов. - М.: Энергия, 1975.

16. Реклетис Г., Рейвиндран А., Рэгсдейл К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. - М.: Мир, 1986.

17. Шуняева, О.Б. Динамика изменения микрофлоры полей фильтрации / О.Б. Шуняева, Н.А. Малахова, Л.Т. Гриднева // Тр. Тамб. гос. техн. ун-та. – 2004. – Вып. 15. – С. 78–82.

18. Разработка теоретических основ расчета и конструирования энерго- и ресурсосберегающего оборудования многоассортиментных химических и микро биологических производств / Дворецкий С.И. [и др.] // Сб. науч. тр. Тамб. гос.техн. ун-та. – 1998. – Ч. 1. – С. 14–27.

19. Зюзина, О.В. Основы биотехнологии и промышленной экологии / О.В. Зюзина, И.М. Грачева, А.А. Арзамасцев. – Тамбов. : Изд-во Тамб. ин-та хим. машиностроения, 1990. – 89 с.