Московский Энергетический Институт

(Технический Университет)

Кафедра Управления и Информатики

Отчет

о лабораторном практикуме по дисциплине

«Автоматизированные информационно-управляющие системы»

на тему

«Анализ и синтез на базе комплекса технических средств гипотетической микропроцессорной системы оптимального управления технологическим процессом и оборудованием технического объекта Сушка»

Выполнила: Студентка гр. А-01-07 Новикова Елена Проверил: к.т.н., доцент Рюкин Александр Николаевич

Москва, 2010г.

Аннотация к отчету.

Данные материалы являются отчетом по лабораторным работам, по курсу АИУС (Автоматизированные информационно-управляющие системы). В работе производится анализ технологического объекта управления (ТОУ) - сушки.

Цель работы - изучение вопросов, связанных с проектированием, созданием и эксплуатацией автоматизированных систем управления технологическими объектами, а также разработка алгоритмов функционирования этих систем в реальном масштабе времени. Структура построения АСУ ТП является основополагающей при построении ИАСУ, так как без АСУ ТП нет и интегрированного АСУ.

Итогом работы является синтез на базе комплекса технических средств гипотетической микропроцессорной системы оптимального управления технологическим процессом и оборудованием технического объекта, которым в данном случае будет являться сушка. Иными словами, необходимо исследовать объект и предложить алгоритм оптимального управления.

Введение

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений или улучшить растворимость красителей), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов

В большинстве случаев конечная влажность продукта задана, так как она обусловливает его свойства (прочность, цвет, электрофизические свойства и т.п.).

С уменьшением влажности материала увеличивается его сыпучесть, уменьшается гигроскопичность.

Влагу можно удалить механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием), однако более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т. е. с помощью тепловой сушки.

Этот процесс часто является последней стадией на производстве, предшествующей выпуску готовой продукции.

Рассмотрим процесс конвективной сушки, т е. сушки путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно попользуют топочные газы, как правило, в смеси с воздухом или воздух.

Рис.1. Графическое изображение сушки.

Основным или простым процессом сушки воздухом называют наиболее распространенный сушильный процесс, при котором воздух нагревается только один раз в подогревателе перед сушилкой, и однократно проходит через сушилку, передавая материалу тепло и унося влагу.

Среда, окружающая влажный материал, представляет собой влажный воздух (смесь сухого воздуха и водяных паров).

Сушка облегчается возрастанием давления паров влаги у поверхности высушиваемого материала, которое тем выше, чем больше влажность материала и выше температура сушки.

Процесс сушки связан с нагреванием, охлаждением и увлажнением воздуха.

Нагревание воздуха происходит в поверхностном воздухоподогревателе (калорифере) без изменения его влагосодержания (количество водяного пара в кг, приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха). При нагревании возрастает парциальное давление насыщенного пара и соответственно снижается относительная влажность.

При соприкосновении с высушиваемым материалом воздух, отдавая тепло, охлаждается и одновременно поглощает пары влаги, в результате чего увеличиваются его влагосодержание и относительная влажность.

Разность давления паров влаги у поверхности материала и парциального давления паров в воздухе является движущей силой процесса сушки.

Различают два периода сушки: период постоянной скорости и период падающей скорости процесса. В течение 1-го периода влага испаряется со всей поверхности влажного материала так же, как она испаряется с зеркала испарения некоторого объема жидкости. Скорость сушки здесь постоянна и определяется скоростью внешней диффузии.

Во 2-м периоде скорость сушки определяется внутренней диффузией - перемещением влаги изнутри материала к его поверхности. С начала 2-го периода поверхность подсохнувшего материала начинает покрываться коркой, и поверхность испарения влаги постепенно уменьшается, что привадит к увеличению сопротивления внутренней диффузии и к непрерывному снижению скорости сушки.

Двум основным периодам сушки предшествует некоторый период прогрева материала до температуры сушки.

Для различных материалов отдельные периоды сушки могут быть различны по времени или отсутствовать вовсе.

Скорость сушки зависит и от направления движения сушильного агента относительно высушиваемого материала.

Простой процесс сушки реализуется в сушилках ленточного типа непрерывного действия, которые гораздо предпочтительнее периодических вследствие сокращения продолжительности сушки, улучшения качества продукта, значительно более легкого обслуживания. Ленточные сушки применяются для сушки зернистых, кусковых и волокнистых материалов.

Основной частью сушилок данного типа является горизонтальная лента (транспортер), которая движется в сушильной камере. Ленты, на которых лежит высушиваемый материал, изготовляют сплошными (из ткани) или сетчатыми (из металлической сетки).

В сушилках со сплошной лентой нагретый воздух движется над слоем материала противотоком его движению.

В сушилках с сетчатой лентой воздух проходит перпендикулярно плоскости ленты (вверх или вниз). При такой поперечной продувке слой материала лучше разрыхляется, что ускоряет сушку.

Процесс сушки, представленный на лабораторном стенде, протекает следующим образом (рис. 1).

Сырье с исходной влажностью и температурой из бункера подается с помощью транспортера в сушильную камеру, куда одновременно нагнетается нагретый воздух (смесь воздуха и топочных газов определенной температуры и влажности) .

Передвигаясь от загрузочного сечения к выходу, материал соприкасается с агентом сушки, нагревается до температуры при этом влажность высушиваемого материала снижается до

Под оптимальным процессом сушки следует понимать такой, при котором обеспечивается наилучшее качество продукта при минимальных затратах тепла и электроэнергии.

Рассмотрим факторы, влияющие на ход процесса сушки. Чтобы процесс сушки был интенсивным и экономичным, начальная температура агента сушки выбирается максимальной в пределах, допускаемых свойствами материала.

При конвективной, даже выcокoтeмпepaтуpнoй сушке конечная влажность материала зависит не только от температуры отходящих газов, но и от их влажности. С повышением начальной влажности среды для получения продукта с одной и той же влажностью необходимо повышать температуру отработанных газов.

На качество готового продукта и интенсивность сушки большое влияние оказывают специальная подготовка материала (дробление, нагревание, введение специальных добавок, разрыхление и т. д.).

Температура материала также является важным технологическим параметром.

Для определения оптимального режима сушки важно знать не только изменение температуры частицы во времени, но и величину градиента температуры.Конечная температура материала зависит в конечном счете от влажности .

Предварительное обследование ТОУ.

На данном этапе производится обследование ТОУ, определение видов НИР и их объемов, анализ ТОУ, информационных потоков, разработка предварительных математических моделей.