Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Кабанов Алексей Анатольевич. Анализ и оперативный синтез оптимального управления тепловыми аппаратами с электронагревом : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Тамбов, 2003 145 c. РГБ ОД, 61:04-5/223-1

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АВТОМАТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 11

1.1 Объекты с электронагревом 11

  1. Электрические печи 12

  2. Вулканизационные прессы 17

  1. Задачи оптимального управления 19

  2. Технические средства управляющих устройств 24

  3. Алгоритмическое и программное обеспечение автоматических систем управления 31

1.5 Постановка задачи исследования 36

2 АНАЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ 38

2.1 Постановки задач энергосберегающего управления тепловыми
аппаратами 38

  1. Полный анализ оптимального управления 46

  2. Базовое алгоритмическое обеспечение 52

  1. Программная стратегия 52

  2. Позиционная стратегия 57

3 СИНТЕЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ 65

  1. Постановки задач синтеза оптимального управления 56

  2. Проектирование систем энергосберегающего

управления 70

3.3 Сопровождение систем энергосберегающего управления на этапе
эксплуатации (СALS-технология) 84

4 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ 89

4.1 Методика разработки систем энергосберегающего управления 89

  1. Идентификация моделей аппаратов с электронагревом 89

  2. Анализ и синтез оптимального управления 93

  3. Технические средства 95

  1. Энергосберегающее управление вулканизатором 97

  2. Система энергосберегающего управления процессами в электрической печи 108

  3. Области применения полученных результатов 113

  1. Удаленный доступ 113

  2. Ресурсосберегающее управление транспортными средствами 115

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 119

ЛИТЕРАТУРА 121

ПРИЛОЖЕНИЯ 129

Приложение 1. Сравнительный анализ робастности энергосберегающего и

ПИД регуляторов в среде Трейс Моуд 130

Приложение 2. Микропроцессорное устройство контроля свойств

материалов 137

Приложение 3. Объекты управления и основные технические

характеристики 142

Приложение 4. Оптимальное управление нагревом вулканизатора при

программной стратегии 143

Приложение 5. Анализ рынка 144

Введение к работе:

Актуальность. В нашей стране надпероксид калия производится по технологии, основанной на сжигании металлического калия в токе воздуха, обогащенного кислородом и содержащего следы влаги. Действующая технология была разработана еще в начале 20 века и не удовлетворяет современным требованиям с точки зрения пожаро-, взрыво- и экологической безопасности, а также вследствие высокой себестоимости получаемого надпероксида калия. Все перечисленные недостатки связаны исключительно с использованием в качестве сырья металлического калия.

Наиболее экологически безопасными и в то же время технологичными являются способы получения надпероксида калия, основанные на химическом взаимодействии относительно дешевых пероксида водорода и гидроксида калия при интенсивном обезвоживании. Разработка нового процесса получения надпероксида калия требует комплексного подхода: с одной стороны необходимо учитывать свойства реакционной среды как объекта химических превращений (с учетом высокой реакционной способности конечного продукта к воде и ее парам); с другой - как объекта процесса сушки.

В связи с вышесказанным исследование кинетических закономерностей и разработка аппаратурного оформления нового технологического процесса получения надпероксида калия весьма актуальны как в научном, так и в практическом плане.

Работа выполнялась в соответствии с планом работ ФГУП "ТамбовНИХИ" по созданию экологически безопасных и ресурсосберегающих технологий малотоннажного производства перекисных соединений и композитных смесей на их основе и федеральной целевой программой "Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 годы" по проекту "Создание механизма концентрации интеллектуальных и материально-технических региональных возможностей с целью разработки нового поколения систем жизнеобеспечения и средств защиты людей в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера (на примере интеграции ТамГТУ и ФГУП "ТамбовНИХИ")".

Цель работы. Исследование кинетики и разработка аппаратурного оформления нового ресурсосберегающего технологического процесса получения надпероксида калия из пероксида водорода и гидроксида калия. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

разработка нового ресурсосберегающего технологического процесса получения надпероксида калия из гидроксида калия и пероксида водорода;

исследование кинетики разложения раствора пероксосольвата пероксида калия, химического взаимодействия надпероксида калия водяным паром сушильного агента, совмещенного физико-химического процесса получения надпероксида калия из пероксосольвата пероксида калия в токе сушильного агента;

изучение физико-химических свойств раствора пероксосольвата пероксида калия, химического состава и свойств синтезированного по новой технологии надпероксида калия;

разработка математической модели процесса получения надпероксида калия в аппаратах распылительного типа и методики их расчета;

определение оптимальных условий осуществления технологического процесса получения надпероксида калия водным способом.

разработка рекомендаций по аппаратурному оформлению промышленного технологического процесса получения ко2, принципиальной технологической схемы промышленного производства и выдача исходных данных для проектирования технологической линии производства мощностью 50 т ко2 в год.

Научная новизна. Разработан новый ресурсосберегающий технологический процесс получения надпероксида калия из гидроксида калия и пероксида водорода.

Предложен стабилизатор раствора пероксосольвата пероксида калия и установлено его оптимальное количество в нем. Исследовано влияние температуры на разложение стабилизированного раствора пероксосольвата пероксида калия.

Исследована кинетика взаимодействия надпероксида калия с водяным паром сушильного агента, предложена кинетическая модель и определены ее константы. Изучена кинетика совмещенного физико-химического процесса получения надпероксида калия из пероксосольвата пероксида калия в токе сушильного агента, установлена лимитирующая роль процесса сушки в процессе получения надпероксида калия водным способом.

Разработана математическая модель процесса получения надпероксида калия из гидроксида калия и пероксида водорода в аппарате распылительного типа.

Изучены физико-химические свойства (кинематическая вязкость, плотность, поверхностное натяжение и теплоемкость) раствора пероксосольвата пероксида калия, химический состав синтезированного по новой технологии надпероксида калия и кинетика его разложения в зависимости от влажности воздуха.

Определены оптимальные условия осуществления технологического процесса получения надпероксида калия водным способом.

Практическая ценность. Создана пилотная экспериментальная установка синтеза надпероксида калия производительностью ~ 0,3 кг/час по сухому продукту и выпущена опытная партия надпероксида калия в количестве 20 кг (получено положительное решение ФИПС о выдаче патента по заявке РФ №2002117816 "Регенеративный продукт и способ его получения"). Испытания регенеративного продукта на основе синтезированного по новой технологии надпероксида калия в серийно выпускаемом самоспасателе СПИ-20 показали, что он обеспечивает более комфортные условия для пользователя (снижение температуры вдыхаемого воздуха на 15 С , уменьшение сопротивления на вдохе и выдохе на 25% и) и обеспечивает снижение габаритов аппарата (получено положительное решение ФИПС о выдаче патента по заявке РФ №2002117817 "Регенеративный продукт").

Разработана методика расчета аппарата распылительного типа.

Результаты исследования кинетики разложения щелочного раствора пероксида водорода, технологических режимов синтеза надпероксида калия, методика расчета аппарата распылительного типа могут быть использованы при разработке новых технологических процессов синтеза перекисных соединений других металлов (натрия, лития и др.) из пероксида водорода и соответствующей щелочи, и их композитных смесей.

Технико-экономические расчеты показали, что внедрение новой технологии позволит снизить себестоимость производства надпероксида калия на 43% по сравнению с действующим производством надпероксида калия путем сжигания металлического калия.

По результатам проведенных исследований выданы исходные данные ООО "НИИГипрохим-Наука", г. Санкт-Петербург, для проектирования технологической линии по производству надпероксида калия производительностью 50 т/год.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на VIII Региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (г. Воронеж, 2000 г); на XV Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (г. Тамбов, 2002 г); на 7-ом Всероссийском симпозиуме "Актуальные проблемы теории адсорбции, модифицирования поверхности и разделения веществ" с участием иностранных ученых (г.г. Москва-Клязьма, 2002г); на научно-технических конференциях ТГТУ и технических совещаниях ФГУП "ТамбовНИХИ" в 2002-2003 гг.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 печатных работах, в том числе 2 положительных решения о выдаче патентов РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка цитированной литературы, содержащего 155 источников. Содержание диссертации изложено на 164 страницах машинописного текста, включая 30 рисунков, 17 таблиц и 8 приложений.

Подобные работы
Третьяков Александр Александрович
Моделирование и оптимальное управление процессом синтеза монометиланилина в контактном аппарате трубчатого типа
Лежнев Максим Владимирович
Структурное моделирование и автоматическое управление температурой абсорбента в теплообменном аппарате установки комплексной подготовки газа
Малыхина Ирина Вячеславовна
Информационное обеспечение процесса прогнозирования при управлении техническим состоянием судовых конструкций на основе аппарата теории нечетких множеств
Шахов Олег Альбертович
Анализ и синтез автоматических систем управления общепромышленных механизмов
Буй Хай Шон
Параметрический синтез и анализ АСР с ПИД-алгоритмами различной структуры
Ходыкин Виктор Федорович
Использование сетей Петри для анализа и синтеза оптимальных модульных систем обработки данных
Ершенко Евгений Владимирович
Анализ и синтез системы управления транспортно-дозировочным технологическим процессом
Сиротюк Владимир Олегович
Разработка и исследование моделей и методов анализа и синтеза оптимальных структур баз данных иерархического и сетевого типов
Козлов Александр Иванович
Анализ и синтез оптимального управления прецизионными электрическими печами
Сиротюк Олег Владимирович
Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net