Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторные работы 1-4

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
14.06.2023
Размер:
2.23 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»

Кафедра информатики и компьютерного проектирования.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ЖУРНАЛ по моделированию химико-технологических

процессов в технологии синтетически биологически активных веществ, химикофармацевтических

препаратов и косметических средств

Учебный предмет: Моделирование химико-технологических процессов в технологии синтетически биологически

активных веществ, химико-фармацевтических препаратов и косметических средств.

Вариант – 6

Выполнила:

Дмитриева С.А.

Студентка гр. О-34

Проверил:

Гартман Т.Н.

г. Москва, 2022

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Изучение стационарного и динамического режимов

3

гидравлической системы

 

Стационарный процесс

3-10

Нестационарный процесс

11-17

Лабораторная работа

18-34

Изучение зависимости давления насыщенных паров веществ

 

от температуры. Определение коэффициентов уравнения

 

Антуана и модифицированного уравнения Антуана для веществ БЕНЗОЛ - 1-БУТАНОЛ

Стационарный процесс.

Блок-схема алгоритма.

Компьютерная программа на языке MATLAB для расчета стационарного режима гидравлической системы.

Код из вкладки “func.m”

function fx=func(x) global ro pn p ak h hg g vh(1) = x; %шаг № 1

p(9) = pn * hg(1) / (hg(1) - h(1)); %шаг № 2

p(7) = p(9) + ro * g * h(1); %шаг № 3

v(1) = ak(1) *sign(p(1) - p(7)) * sqrt(abs(p(1) - p(7))); %шаг № 4

v(2) = ak(2) *sign(p(2) - p(7)) * sqrt(abs(p(2) - p(7))); %шаг № 5

v(5) = ak(5) *sign(p(7) - p(4)) * sqrt(abs(p(7) - p(4)));

%шаг № 6

v(3) = v(1) + v(2) - v(5);

%шаг № 7

p(8) = p(7) - sign(v(3)) * (v(3) / ak(3)) ^ 2; %шаг № 8

v(4) = ak(4) *sign(p(3) - p(8)) * sqrt(abs(p(3) - p(8))); %шаг № 9

v(6) = ak(6) *sign(p(8) - p(5)) * sqrt(abs(p(8) - p(5))); %шаг № 10

v(7) = ak(7) *sign(p(8) - p(6)) * sqrt(abs(p(8) - p(6)));

%корректирующее уравнение - шаг № 11 fx = (v(3) + v(4) - v(6) - v(7)) * ro;

end

Код из вкладки “gidrstat.m” clc

global np nk nv ro pn p ak vm h hg g vdisp ('Статика') disp ('ВВод исходных данных')

%np-количество давлений (всего);nk-количество вентилей;nvколичествоур..

np=10; nk=7; nv=13; hg=[10,10]; ro=1000; disp ('Высота емкостей'); disp(hg(1:2)); disp ('плотность (кг/м3)'); disp(ro);

%давления вводить в системе СИ

disp ('Начальное давление (Па)'); pn=100000;

%чтобы ж-ть шла в выбранном направлении давления на вх. больше, чемдавл. на вых.

%именно поэтому p1= 1 МПа, p2=1 Мпа, p3=1 Мпа, p4=0.1 Мпа, p5=0.1

Мпа, а p6=0.1 МПа %Давления вводятся в Па

disp ('Давление (1-6 7-10)'); p=[1000000, 1000000, 1000000, 100000, 100000, 100000, 0, 0, 0, 0];

%если вентилей больше, чем в данной задаче, то массив k надо раздвинуть

disp ('Коэф. пропускной способности (1-7)'); k=[0.01, 0.01, 0.01, 0.01, 0.01, 0.01, 0.01];

disp ('Относительная локальная погрешность (%)'); e=0.1;

disp ('Площадь внутреннего проходного сечения трубопровода (м^2)'); S=0.01;

%перевод коэффициента открытия вентиля в величину, имеющую размерность

for i=1:length(k) ak(i)=k(i)*S/sqrt(ro); end

g=9.815;

e=e/100;

a=0; b=hg(1)*(1-e);

fa=func(a); fb=func(b); if sign(fb) ~= sign(fa)

h(1)=fzero('func(x)',[a,b]);

a = -ro * g; b = p(8) + ro * g * hg(2); c = (pn-p(8)) * hg(2);

h(2) = (-b + sqrt(b * b - 4 * a * c)) / (2 * a); p(10) = pn * hg(2) / (hg(2) - h(2));

vm = v* ro; disp('Результат h p v')

disp(h(1:2)); disp(p(1:10)); disp(v(1:7)); else

disp('Решения нет') end

Вывод результатов.

Построение графиков

1)Результаты анализа параметрической чувствительности H1=f(P1 вх.д.)

и H2=f(P2 вх.д.):

Р1(вх.д.), Мпа

Н1, м

Н2, м

1

8,2392

7,3613

2

8,6986

7,7074

3

8,8707

7,8541

4

8,9158

7,8946

5

8,9893

7,9627

 

 

 

6

9,0713

8,0422

7

9,1466

8,1186

8

9,2128

8,1889

9

9,2705

8,253

10

9,3209

8,3111

 

 

 

 

Зависимость высот столбов жидкости в 1 и 2 ёмкостях жидкости в

 

 

 

ответ на увеличение давления: Н(Р1)

 

 

9.25

 

 

 

 

 

8.75

 

 

 

 

 

Н, м

 

 

 

 

 

8.25

 

 

 

 

 

7.75

 

 

 

 

 

7.25

 

 

 

 

 

0

2

4

6

8

10

 

 

Р1(вх.д.), МПа

 

 

 

 

Н1, м

Н2, м

 

 

2)Результаты анализа параметрической чувствительности H2 = f(P6 вых.д.):

Р6(вых.д.), Мпа

Н1, м

Н2, м

0,1

8,2392

7,3613

0,11

8,2418

7,3788

0,12

8,2444

7,3963

0,13

8,2471

7,4137

0,14

8,2498

7,4309

0,15

8,2525

7,4481

0,16

8,2552

7,4653

0,17

8,258

7,4823

0,18

8,2608

7,4993

0,19

8,2636

7,5161

 

Зависимость высот столбов жидкости в 1 и 2 ёмкостях жидкости в

 

 

 

 

ответ на увеличение давления: Н(Р6)

 

 

 

 

8.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

7.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.095

0.105

0.115

0.125

0.135

0.145

0.155

0.165

0.175

0.185

0.195

 

 

 

 

 

Р6(вых.д.), МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н1, м

 

Н2, м

 

 

 

 

 

3) Исследование зависимости расхода жидкости в ответ на уменьшение

 

пропускной способности 6-ого канала:

 

 

 

 

 

Зависимость расхода жидкости в ответ на уменьшение

 

 

 

 

пропускной способности 6-го клапана

 

 

 

0.0025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v, 10^3*м^3/c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1,

0.0015

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v3,

0.001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v5,

 

0.0005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v6,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v7,

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

 

 

 

 

 

 

 

k6,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м^(7/2)*кг^(-1/2)

 

 

 

 

 

4)Исследование зависимости внутреннего давления жидкости и газа в

 

ответ на увеличение входного давления P1:

 

 

 

 

Р1(вх.д.),

Р7(д.ж.),

Р8(д.ж.),

Р9(д.г.), МПа

Р10(д.г.),

МПа

МПа

МПа

МПа

 

1

0,6488

0,4512

0,5679

0,379

 

 

 

 

 

2

0,8538

0,5118

0,7684

0,4362

3

0,9726

0,5431

0,8855

0,466

4

1,0098

0,5524

0,9223

0,475

5

1,0776

0,569

0,9894

0,4908

6

1,1658

0,5897

1,0768

0,5108

 

 

 

 

 

7

1,2615

0,6112

1,1717

0,5315

8

1,3607

0,6325

1,2703

0,5522

9

1,4618

0,6534

1,3708

0,5724

10

1,564

0,674

1,472

0,592

 

 

Зависимость внутреннего давления жидкости и газа в ответ на

 

 

 

 

 

увеличение входного давления Р1:Р1вх(Рг/ж)

 

 

 

), МПа

1.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жидкости

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

газа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р(давление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

 

 

 

 

 

Р1 (входное давление), МПа

 

 

 

 

 

 

Р7(давление жидкости)

Р8(давледние жидкости)

Р9(давление газа)

Р10(давление газа)

 

Выводы:

1)Схематически построена гидравлическая модель с двумя закрытыми емкостями;

2)Составлена система уравнений математического описания (МО) заданной гидравлической системы в стационарном режиме;

3)Сформулирована информационная матрица системы уравнений МО и составлена к ней блок-схема оптимального моделирующего алгоритма расчета системы уравнений МО стационарной гидравлической системы;

4)Переписана под конкретную гидравлическую систему компьютерная программа в среде MATLAB, использованная для расчета стационарного режима модели и его анализа;

5)Проведен анализ параметрической чувствительности гидравлической

системы находящейся в статическом режиме:

5.1) Была исследована зависимость высот столбов жидкости в емкостях от входного давления; построенный график зависимостей H1 - f(P1вх.) и H2 - f(P1вх.) показывает, что с увеличением входного давления, увеличивается и высота самой жидкости в емкости. Также мы можем заметить, что обе высоты увеличиваются приблизительно на одни и те же значения, это связано с тем, что обе емкости отделены одинаковым количеством вентилей, в данном случае их 2 на каждую емкость;

5.2) При построении зависимости H2 - f(P6вых.) мы увидели, что при увеличении выходного давления Р6, высота жидкости в 1-ой емкости Н1, почти не изменяется, следуя от этого график выходит в виде прямой;

5.3) Провели исследование зависимости расхода жидкости в ответ на уменьшение пропускной способности 6-го клапана и увидели, какие зависимости почти не изменяются в своих значениях и выглядят почти прямыми, а какие увеличиваются или наоборот уменьшаются за счет уменьшения пропускной способности 6-го клапана;

5.4) При исследовании зависимостей внутреннего давления жидкости и газа в ответ на увеличение входного давления Р1 было замечено, что изменение давлений жидкости на дно 1-ой и 2-ой емкостей увеличивается более заметно, нежели изменение давлений газа также в 1-ой и 2-ой емкостях.