Каталог Рефератов - Синтез химико-технологической системы (ХТС)

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Синтез химико-технологической системы (ХТС)

де расчетное значение i-го выходного параметра;

- средняя величина экспериментальных значений i-го выходного параметра;

п- количество опытов в исходной выборке.

Такие модели принято называть мультипликативными. Функции могут быть различными, но на практике чаще всего используются линейная, параболическая, степенная или экспоненциальная.

При использовании метода Брандона большое значение имеет порядок следования функций в уравнении (39). Чем больше влияния оказывает фактор на выходной параметр, тем меньшим должен быть его порядковый номер в указанном уравнении.

Оценить степень влияния k -го фактора на выходной параметр можно по величине частного коэффициента множественной корреляции:

(41)

где Ї величина частного коэффициента корреляции, учитывающая влияния k -го фактора на выходной параметр y при условии, что влияние всех прочих факторов исключено. D Ї определитель матрицы, построенной из парных коэффициентов корреляции. Матрица имеет вид

Ї определитель матрицы с вычеркнутыми первой строкой и k -м столбцом. Ї определитель матрицы с вычеркнутыми первой и k -м строками и k -м столбцами соответственно. Ї парные коэффициенты корреляции определяемые по формуле:

(42)

Коэффициент корреляции по абсолютной величине не превышает единицы: .

Чем ближе абсолютное значение коэффициента к единице, тем сильнее линейная связь между величинами. Следует отметить, что коэффициент корреляции одинаково отмечает долю случайности и криволинейность связи между х и у. Зависимость х и у может быть близкой к функциональной, но существенно нелинейной; коэффициент корреляции при этом будет значительно меньше единицы.

Объективное определение тесноты связи может быть проведено в результате совместного анализа качественной и количественной оценок.

Порядок расположения влияющих факторов в уравнении (39) определяют в соответствии с убыванием величины частных коэффициентов корреляции. Следует иметь в виду, что коэффициент корреляции -- чисто статистический показатель и не содержит предположения, что изучаемые величины находятся в причинно-следственной связи. Подобные предположения должны проверяться экспериментально.

В уравнении (39) каждая из функций принимается либо линейной, либо нелинейной (степенной, показательной, экспоненциальной и т. д.). Прежде чем определять вид первой зависимости, следует представить исходные экспериментальные значения выходного параметра в каждом опыте в безразмерной форме

(43)

гдеЇ средняя величина выходного параметра.

Таким образом, исходными данными для поиска первой зависимости будут нормированные значения вектора выходных параметров и опытные значения первого влияющего фактора. Выбрав зависимость с помощью метода наименьших квадратов, определяют остаточный показатель для каждого наблюдения:

(44)

Предполагая, что не зависит от , а зависит от , выбирают зависимость от второго фактора. Исходные данные для поиска Ї остаточный показатель и опытные значения второго фактора. Получив расчетную зависимость , находят остаточный показатель для каждого наблюдения:

(45)

Выполнив аналогичные действия для каждого k-го влияющего фактора, получают регрессионную зависимость для рассмотренного выходного параметра. Порядок расположения факторов для этой зависимости определен на этапе ранжирования и отличается от порядка в общем уравнении (39) .

Для оценки точности аппроксимации найденной функции вычисляют корреляционное отношение

(46)

и среднюю относительную ошибку

(47)

При использовании метода Брандона существенное значение имеет порядок нахождения функций fi(xi). Чем сильнее влияние аргумента xi на y, тем меньшим должен быть его порядковый номер i. Как правило ранжирование факторов производится методом парной корреляции.

Совокупность зависимостей по каждому выходному параметру представляет собой статистическую модель многомерного технологического объекта.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет реакторов и абсорберов

3.1.1 Определение значений и E в уравнении Аррениуса с помощью метода наименьших квадратов

Для определения значений и E в уравнении Аррениуса был использован метод наименьших квадратов. Расчеты были произведены в программе MathCAD.

3.1.2 Определение зависимости константы равновесия реакции от температуры с помощью метода наименьших квадратов

Для определения коэффициентов a и b в уравнении для константы равновесия реакции был использован метод наименьших квадратов. Расчеты были произведены в программе MathCAD

3.1.3 Получение статистической модели абсорбера с помощью метода Брандона

Для получения статистической модели абсорбера в данной курсовой работе был использован метод Брандона. Расчеты были произведены в программе MathCAD.

Для оценки степени влияния каждого фактора на выходной параметр были вычислены частные коэффициенты множественной корреляции. В соответствии с полученными значениями этих коэффициентов, уравнения для выходных параметров записывается в виде:

absorber № 1

absorber № 2

3.1.4 Расчет реакторов

На основании полученных ранее зависимостей констант скорости и равновесия от температуры были проведены расчеты реакторов в программе MathCAD. В результате были получены значения температур, расходов и концентраций компонентов на выходе из каждого реактора.

3.2 Расчет теплообменных аппаратов

Исходные данные для расчета системы теплообмена:
Холодные потоки
Горячие потоки
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
Водяной
эквивалент,
кВт/К
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
Водяной
эквивалент,
кВт/К
1
65
410
43,56
1
527
485
43,56
2
43
420
43,56
2
599
425
43,56
3
429
190
43,66
4
500
185
43,56
Водяной эквивалент рассчитывается по формуле:
W = G?cсм ,
где G - массовый расход, м3/с;
ссм - удельная теплоемкость смеси, кВт/(м3?К).
Для синтеза ТС были использовано следующее эвристическое правило:
Выбрать вариант теплообмена между потоками i и j для которых начальные температуры максимальны.
Первый вариант расчета
I этап синтеза
Таблица пар исходных потоков:
Холодные потоки
Горячие потоки
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
1
65
107
1
527
485
1
65
200
2
599
425
1
65
301
3
429
190
1
65
380
4
500
185
2
43
85
1
527
485
2
43
178
2
599
425
2
43
279
3
429
190
2
43
358
4
500
185
На основании первого эвристического правила для теплообмена выбираем второй горячий и первый холодный потоки.
II этап синтеза
Холодные потоки
Горячие потоки
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
1
200
242
1
527
485
1
200
410
2
429
219
1
200
410
3
500
290
2
43
85
1
527
485
2
43
178
2
599
425
2
43
279
3
429
190
2
43
358
4
500
185
На основании первого эвристического правила для теплообмена выбираем второй горячий и первый холодный потоки.
IV этап синтеза
Холодные потоки
Горячие потоки
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
1
242
410
1
429
261
1
242
410
2
500
332
2
43
279
1
429
190
2
43
358
2
500
185
На основании первого эвристического правила для теплообмена выбираем второй горячий и первый холодный потоки.
V этап синтеза
Холодные потоки
Горячие потоки
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
№
Тначал.,К
Тконечн. ,К
1
43
482
1
429
190
1
43
358
2
500
185
Теплообмен возможен только между первым холодным и первым и вторым горячими потоками.
Расход пара для нагрева до заданной температуры:
Поверхность нагревателя:

Стоимость нагревателя:
Расход пара для нагрева холодного потока
Поверхность нагревателя:
Приведенные затраты синтезированной системы:
Также были подсчитаны затраты и другими эвристиками, такими как а) выбрать для теплообмена горячий поток с наиболее высокой температурой на входе и холодный поток с наиболее высокой температурой на выходе из теплообменника З = 281720руб; б)выбрать для теплообмена холодный поток с наиболее низкой температурой на входе и горячий поток с наиболее низкой температурой на выходе из теплообменника З = 277434руб
Схема
Выводы
В данной курсовой работе на основе метода наименьших квадратов были рассчитаны величины E и К0 в уравнении Аррениуса и коэффициенты А и В в уравнении для константы равновесия реакции. С помощью этих коэффициентов были получены выражения для константы скорости и константы равновесия реакции.
На основе метода Брандона была построена статистическая модель абсорбера.
С помощью полученных данных был произведен расчет реакторов идеального вытеснения и абсорберов.
Был осуществлен синтез тепловой системы с использованием первого эвристического правила. На основе расчета была составлена тепловая схема с минимальными приведенными затратами.
Литература
1. Черемисин В.И. Системный анализ химических технологий. Конспект лекций. СПбГТИ(ТУ) - СПб, 2010.
2. Андреева В.П. Синтез теплообменных систем. Методические указания / СПбГТИ - Л.
Приложение 1
Зависимость константы скорости от температуры
№ пп
t,
0С
k,
1/c
1
803,0
2,0
2
783,0
1,8
3
763,0
1,39
4
743,0
1,06
5
723,0
0,795
6
713,0
0,685
7
693,0
0,5
8
273,0
0,36
Приложение 2
Зависимость константы равновесия от температуры
№ пп
t,
0С
kp
1
400
443
2
420
265
3
440
112
4
460
108
5
480
72
6
520
35
7
540
25
8
560
16
9
580
12
10
600
9,5
11
620
7,0
Приложение 11
Экспериментальные данные по работе абсорберов
№ пп
Твх,
0С
Плотность орошения, м3/м2
Объём абсорбера, м3
Tвых,
0С
Степень абсорбции, %
1
200
20
30
35,7
93
2
160
20
30
28,2
99.99
3
200
14
30
47,7
90.36
4
160
14
30
40,2
98.76
5
200
20
22
48,5
83.08
6
160
20
22
39,2
91.48
7
200
14
22
63,4
80.44
8
160
14
22
54,1
88.84
9
204,3
17
26
48,9
85.31
10
155,7
17
26
34,5
99,03
11
180
20,6
26
35,7
92,42
12
180
13,4
26
51,9
89.26
13
180
17
30,8
36,9
97.12
14
180
17
21,2
53,0
85.22
15
180
17
26
44,0
90.70

Страницы: 1, 2, 3

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.