1.2.Описание элементов системы передаточными функциями

1.2.1 Пленочный абсорбер

В о многих химических производствах используются и получаются газообразные продукты, представляющие собой гомогенные смеси. Часто приходится из таких смесей выделять какой-либо продукт в чистом виде или разделять смесь на составляющие ее компоненты.

Разделение гомогенных газовых смесей в промышленности осуществляется:

1) сорбцией;

2) физико-механическим путем;

3) Химическим взаимодействием.

Сорбционными процессами в общем случае называют такие процессы, в которых происходит поглощение вещества на поверхности раздела двух фаз, независимо от механизмов поглощения. Частным случаем сорбции являются процессы абсорбции.

Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на границе раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы: поверхностные и пленочные, насадочные, барботажные (тарельчатые), распыливающие.

Пленочные абсорберы. Эти аппараты более эффективны и компактны, чем поверхностные абсорберы. В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность текущей пленки жидкости. Различают следующие разновидности аппаратов данного типа: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоско - параллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.

В пленочных абсорберах жидкость стекает сверху вниз либо в виде тонкой пленки по поверхности вертикальных стенок, либо, как в полочных конденсаторах смещения, жидкость течет в виде тонкой плоской или цилиндрической завесы и соприкасается с газом, протекающим параллельно или противотоком. Схема вертикального трубчатого абсорбера пленочного типа представлена на Рис. 2.

Вывод передаточной функции объекта управления:

Так как пленочный абсорбер является нагревательным объектом, в качестве исходного уравнения можно записать уравнение теплового баланса

(1.0)

где С - теплоемкость объекта; А - теплоотдача объекта; - температура; Q - подводимая к объекту тепловая энергия. Преобразовав (1.0), запишем

(1.1)

Где G- расход, входная величина;

– разница температур, выходная величина.

Имеем:

(1.2)

(1.3)

Операторный вид:

(1.4)

(1.5)

Преобразуем выражение:

(1.6)

Где

T= постоянная времени (1.7)

k= коэффициент усиления. (1.8)

Запишем в преобразованном виде:

(1.9)

(1.10)

Таким образом, передаточная функция объекта управления имеет вид:

(1.11)

Найдем коэффициенты T, k

Коэффициент T:

T= , Где – удельная теплоемкость материала, из которого изготовлен пленочный абсорбер: сталь (1.25 % С).

С _стали = 0.50*10³

А-теплопроводность стали.

А _стали = 46

T= = =10,869

Коэффициент k:

K = , где = 4220 ;

= 373 к; Возьмем температуру испарения воды.

А-теплопроводность стали.

А _стали = 46

K = =34218.6956

Передаточная функция объекта управления имеет вид:

(1.12)

Вывод: Объект управления (пленочный абсорбер) представляет собой инерционное типовое звено с коэффициентами K=34218.6956 и T=10,869 с.