Температура профиль, оптимизация

Теоретическая оптимизация была основана на методах, развитых в работе [Д.8.П]. Управляющим воздействием была температура критерием оптимизации было получение минимального среднего за время работы содержания монооксида углерода, образующегося в ходе регенерации. Задача решалась на основе принципа максимума Понтрягина. Получено, что оптимальный температурный профиль в значительной степени определяется временем контакта (или объемной скоростью подачи газовой смеси). Подчеркивается, что надежная модель создана [c.255]

Применительно к многофазным жидкостным реакторам (МЖР) задача определения оптимального профиля температуры значительно осложняется. Сравнительно высокая теплоемкость реакционной жидкой фазы и наличие продольного перемешивания сглаживают температурный градиент. Кроме того, необходимо учитывать влияние температуры на раснределение компонентов между фазами. Вообще в случае МЖР оптимизация процесса путем создания определенного профиля температур не получила еще такого распространения, как в случае гетерогенно-каталитических процессов, п эта задача нами подробно не рассматривается. [c.171]

Когда кинетические зависимости составляющих реакций не известны, оптимальный профиль температур находят методом постепенного приближения. Детально проблема оптимизации простых и сложных реакций рассмотрена Арисом . [c.234]

Полное моделирование заполнения формы потребовало бы подробного расчета профилей скорости и температуры в потоке расплава внутри полости формы, включая описание положения и формы развивающегося фронта потока. Этого в принципе было бы достаточно для расчета распределения ориентации, влияющего на морфологию изделия, формирующуюся в процессе охлаждения и затвердевания. Такая полная модель, если она возможна, была бы полезна как для конструирования, так и для оптимизации условий литья под давлением изделий с заданными свойствами. [c.527]

Следующим этапом математического моделирования является определение оптимальных условий проведения процесса. При теоретической оптимизации находят оптимальные параметры — температуру, давление и состав реакционной смеси, не принимая во внимание возможность их реализации. Например, для обратимой эндотермической реакции дегидрирования находят профиль оптимальных давлений по длине реактора, при котором скорость реакции в каждой точке реактора максимальна [c.116]

Отметим, что при оптимизации обратимых экзотермических реакций теоретически предсказывается убывающая последовательность температур в направлении от входа к выходу реактора характер оптимального температурного профиля сложных (последовательных или параллельных) реакций зависит от соотношения энергий активации их элементарных стадий. [c.116]

Однако для такого реактора весьма существенными могут оказаться дополнительные затраты на организацию ступеней, которые в первом приближении можно принять пропорциональными их числу. Если в координатах затраты 3 — число ступеней N построить зависимость затрат на катализатор (рис. III-18, кривая 1), то указанная зависимость будет иметь монотонно убывающий характер. Это объясняется тем, что при неограниченном увеличении числа ступеней в аппарате, рассчитываемом, например, на заданную степень превращения, темпер атурный профиль приближается к оптимальному и обеспечивается более эффективное использование катализатора. С, другой стороны, с увеличением числа ступеней возрастают расходы на аппаратурное оформление промежуточного теплоотвода (рис. III-18, кривая 2). Суммарные затраты в этом случае имеют выраженный минимум (рис. 111-18, кривая 3), положение которого и отвечает оптимальному числу ступеней реактора А пт- Вместе с тем, при построении зависимости затрат на катализатор от числа ступеней реактора,, рассчитываемого, например, на заданную степень превращения, необходимо для каждого значения числа ступеней минимизировать требуемое количество катализатора соответствующим выбором входных температур ступеней и их размеров. Эта задача оптимизации и рассматривается в приведенном ниже примере. [c.131]

Другим вариантом постановки задачи оптимизации является выбор такого профиля температур, при котором для реактора заданной длины L достигает максимума или минимума некоторая функция концентраций реагентов на выходе из реактора, имеющая,, п частности, вид [c.165]

Глубина превращения сырья при пиролизе и выход целевых продуктов определяются не только температурой и парциальным давлением углеводородных паров на выходе из реакционного змеевика печи, но и профилем температур по длине этого змеевика (при фиксированной температуре на выходе). Профили температур могут иметь вид, изображенный на рис. 38. Выпуклая кривая 1 соответствует быстрому нагреву сырья в начале змеевика до температуры реакции и постоянной температуре при весьма коротком времени, соответствующем максимальному выходу этилена. Однако такой (оптимальный и легко поддающийся оптимизации) ход температур ограничен из-за возможности перегрева труб. При вогнутой кривой 2. т. е. при медленном начальном нагреве, возрастают выходы пропилена и бутиленов за счет некоторого снижения выхода этилена. Кривая 3 иллюстрирует промежуточный случай, соответствующий равномерному нагреву по длине реакционного змеевика. [c.118]

Особое управление имеется в том случае, когда уравнения состояния и критерий оптимальности линейны относительно одной или нескольких управляющих функций [282]. Подобная задача возникает, например, при определении оптимальной температуры хладагента в трубчатом реакторе с охлаждением и падающей активностью катализатора. В этом случае при теоретической оптимизации находят сначала из уравнения теплового баланса оптимальный температурный профиль Ту, т, t) [c.203]

Наиболее общей постановкой оптимальной задачи служит выражение критерия оптимальности в виде экономической оценки (например, производительность, себестоимость продукции). Однако в частных задачах оптимизации, когда объект является частью технологического процесса (аппарат либо агрегат в масштабе цеха, завода, комбината), не всегда удается или не всегда целесообразно выделить прямой экономический показатель, который полностью характеризовал бы эффективность работы рассматриваемого объекта. В таких случаях критерием оптимальности может служить технологическая характеристика, косвенно оценивающая экономичность работы агрегата (время пребывания, выход продукта или конечная концентрация, температура и т. д.). В результате решения подобных задач определяется оптимальное время пребывания и максимальная концентрация целевого продукта для некоторых типов реакций, устанавливается оптимальный температурный профиль в реакторе вытеснения и т. п. [c.242]

В предыдущей главе рассмотрены развитые поверхности различных типов, в том числе несколько разновидностей основных поверхностей и ребер. Полное представление о тепловых потоках, профилях температуры, эффективности и оптимизации параметров ребер можно получить в результате анализа ребер трех основных геометрических форм — продольных, радиальных и шипов (рис. 1.1). [c.76]

В настоящее время в странах, занимающихся разработкой центробежных машин для разделения изотопов, созданы компьютерные программы для расчёта и оптимизации течения и диффузии изотопной смеси в центрифуге [5-7]. Эти программы позволяют построить зависимости разделительной способности центрифуги от тормозящего действия циркулятора, величины потока питания, газонаполнения, профиля температуры вдоль трубы ротора, положения и размеров отверстий в верхней и нижней диафрагмах, места, угла ввода и степени закрученности потока питания. По рассчитанным зависимостям разработчики выбирают режим, наиболее близкий к режиму максимальной производительности центрифуги и в то же время совместимый с такими важными инженерными параметрами, как максимально допустимая температура ротора, мощность двигателя, раскручивающего ротор, пропускная способность трасс питания и т. п. [c.175]

Особая группа задач оптимизации — задачи, в которых критерий оптимальности представляет собой не функцию, а функционал [см. раздел 13, обсуждение формул (13.26) — (13.27)]. Так бывает, если критерий зависит не от значений каких-то факторов, а от характера непрерывного изменения этих факторов например, если протекание переходного процесса определяется непрерывным изменением управляющего воздействия во времени, или если состав смеси на выходе из аппарата идеального вытеснения определяется профилем температуры по всей его длине. В таких задачах используют вариационные методы (вариационное исчисление, динамическое программирование, принцип максимума). [c.252]

В задачах оптимизации с помощью таких систем уравнений, как, например, (1.75), может быть исследовано влияние технологического режима процесса полимеризации в каскаде реакторов смешения или вытеснения на характеристики ММР, что в сочетании с перераспределением концентраций вдоль каскада (при создании неизотермического профиля каскада реакторов) или по длине реактора вытеснения может привести к существенным изменениям качества полимера. Профиль температур — фактор управления, эффективность которого зависит от типа модели. [c.62]

Очевидно, что с ее помощью нельзя провести расчеты по оптимизации (изменению) режима, поскольку расчет сделан только для одного режима процесса (фиксированное значение Поскольку уравнение теплового баланса не решено, для проверки выбранной кинетической модели (т. е. эмпирических уравнений кинетики) необходимо менять g , фиксировать профиль температур, снова аппроксимировать его и т. д. Совпадения выхода продукта с расчетным по одной точке недостаточно. Другой путь заключается в расчете эффективного коэффициента теплоотдачи от реакционной массы к стенке по имеющимся экспериментальным данным. И в этом случае потребуется проведение серии экспериментов на промышленном реакторе по изменению температуры охлаждающей воды и концентрации инициатора. Можно рассчитывать, что полученная таким образом модель будет лучше предсказывать поведение реактора при изменении режима. [c.327]

В связи с этим возникает проблема оптимизации политропических реакторов по температуре, т. е. определения оптимального (во времени или пространстве) профиля температуры, прн которой скорость процесса в любой момент времени или в любом сечении трубчатого реактора будет максимально возможной. [c.360]

В действительности задача оптимизации температуры реакции и концентрации инициатора является более сложной. Так, чтобы снизить расход обычно дорогостоящего инициатора в периодических условиях, в реакторах идеального вытеснения или в каскаде реакторов, выгодно поддерживать постепенно повышающийся профиль температуры. Удельный расход инициатора при значительных его концентрациях снижается за счет уменьшения температуры, производительность реактора на завершающих этапах увеличивается за счет постепенного повышения температуры. Кроме того, можно варьировать и степень конверсии основного реагента, которая также влияет на удельный расход инициатора. [c.366]

Аналогичные результаты получены при оптимизации температурного профиля в классе функций (У.9). При этом варьируемыми переменными были показатель степени 5, длина начального участка змеевика и температура потока на выходе из змеевика Т . Здесь экономические показатели несколько выше, чем в предыдущем случае (/ оп,,=0,92). [c.110]

Стратегия оптимального управления температурным профилем реализуется путем концентрирования тепла, подводимого в зону реакции, на конечном ее участке или путем охлаждения реакционной смеси на входе в радиантную секцию змеевика. Алгоритмы оптимального управления Т(х) разработаны применительно к конкретным конструкциям пиролизных печей и учитывают их особенности. При концентрировании тепла, подаваемого в радиантную камеру печи, на конечном участке змеевика параметры, определяющие интенсивность теплоподвода на данном участке, приближаются к максимально допустимым ограничениям (1.4)—(1.5) и могут выйти за их пределы (рис. У-8, а). Для некоторых конструкций печей при оптимизации Т(х) необходимо учитывать ограничение на максимально допустимую температуру стенки труб змеевика (1.4), для других — на максимально возможную тепловую мощность горелок (1.5). Критерием оценки оптимальности температурного профиля (л ) является степень приближения параметров, ограничивающих процесс передачи тепла на конечном участке змеевика L2, к максимально допустимым значениям. [c.112]

Таким образом, разработаны алгоритмы оптимального управления температурным профилем реакционной смеси в промышленных пиролизных печах, обеспечивающие поддержание крутизны профиля, максимально возможной в реальных условиях. При изменении (например, с целью оптимизации) температуры реакционной смеси на выходе из печи или нагрузки по сырью либо пару, а также при не зависящих от обслуживающего персонала изменениях состава сырья, температурный профиль (в соответствии с алгоритмом) примет новое, по возможности крутое , положение. [c.116]

Пример оптимизации работы установки по производству этилена дан в работах [196—202] так же как и в предыдущей системе, рассматриваются этановые печи. Цель оптимизации заключается в получении максимального выхода этилена. Помимо расхода сырья и пара управляющим воздействием для каждой печи является так называемый коэффициент температуры, зависящий от температуры пиролиза, профиля температур стенки и ряда кинетических условий. [c.159]

Интегрируя уравнение (IX.25) или систему уравнений (IX.25), (IX.26) иока не будет выполнено это конечное условие, получим необходимую дливгу реактора. Оценив размеры реактора, можно приступить к его детальному проектированию и экономическим расчетам. С помощью вычислительной машины можно провести выбор оптимальных параметров реактора. Далее мы рассмотрим простейшую задачу теоретической оптимизации — выбор наилучшего профиля температур по длине реактора. [c.265]

Формулы (13.72) и (13.74) могут использоваться как для вычисления необходимой высоты реактора, так и для оптимизационных расчетов оптимального профиля температур или оптимального соотношения объемов секции колонны. В случае оптимизаци-онных расчетов задача сводится ЮО ь вычислению минимума функции [c.263]

Другие задачи оптимизации. Рассмотренные здесь примерь дают представление о б основных идеях и методах, лежащих в основе решения разнообразных задач оптимизации реакторных узлов. Можно указать три направления уточнения и развития оптимальных расчетов. Первое из них — это анализ различных стадийных схем. Укажем, например, па расчет цепочек адиабатических реакторов, где охлаждение реагирующей смеси между стадиями происходит не в промежуточных теплообменниках, а путем добавления холодного сырья или инертного вещества. Другой пример — расчет оптимального трубчатого реактора с секционировапным теплообменником. Второе направление состоит в уточнении критерия оптимальности путем более полного учета затрат на ведение процесса. Например, результаты оптимального расчета цепочки адиабатических реакторов можво уточнить, приняв во внимание расходы на устройство промежуточных теплообменников. Наконец, третье направление — выбор оптимальных значений других управляющих параметров, помимо температуры процесса. Так, в работе [25] рассматривается вопр1>с об оптимальном профиле давления по длине трубчатого реактора, а в работе [26] — об оптимальном изменении состава каталитической системы. При проектировании стадийных схем, наряду с определением оптимального перепада температур между стадаями, может рассчитываться оптимальное количество свежего реагента, добавляемого к реагирующей смеси. Вряд ли можно даже перечислить все возможные варианты задач оптимизации методы их решения, однако, мало отличаются друг от друга. [c.397]

Вероятностно-статистический метод оптимизации проектных решений для значений конструкционных и технологических параметров элементов (аппаратов) ХТС, когда некоторые параметры математических моделей элементов представляют собой случайные величины, изложен в статьях [226, 245]. На основе вороятностно-статистического метода предложен алгоритм оптимизации проектной надежности теплоотменного аппарата (ТА), позволяющий определить оптимальную величину запаса для поверхности теплообмена на стадии проектирования при любых значениях коэффициента теплопередачи внутри некоторой области его стохастического изменения и при соблюдении заданных ограничений на технологические и (или) технико-экономические параметры ТА [246]. При проектировании ТА в условиях неопределенности исходной информации необходимо учитывать следующие факторы (см. раздел 4.8.4), влияющие на значения коэффициента теплопередачи ТА 1) изменения расходов содержания примесей, температур и параметров физических свойств потоков в трубном и межтрубном пространствах, температур стенки и температурного профиля поверхности теп- [c.236]

Если производительность реактора не играет роли в проблеме оптимизации, С положительно. Поэтому кривая, представляющая правую часть уравнения (а), снижается (см. рис. У1-18 для С = 10 сек у, в то же время левая часть (а) так-Яче положительна и пропорциональна ср/с - Из рис. У1-18 впдпо, что при этом необходима более высокая температура по сравнению с рассчитанной по уравнению (б) кроме того, по мере увеличения ср/сд температуру следует несколько повышать, так как только в этом случае средние скорости реакцпп п производительность наиболее высокие. К этой задаче величину С нельзя установить заранее, поскольку она содержит т ,, которое, в свою очередь, определяется температурным профилем реактора. Поэтому оптимальный температурный профиль находят методом последовательных приближений, в каждом из которых для расчета конечного превращения А и выхода Р используют материальные балансы. [c.232]

Перейдем к рассмотрению изменения профилей различных параметров вдоль реактора в системе с рециркуляционной петлей. Необходимое превращение на выходе из реактора может быть получено различными изменениями вдоль реактора параметров системы — температуры, давления, концентрации. Оно связано с количеством рециркулируемых в начало реактора компонентов. Естественно, что для каждой конкретной реакции роль указанных факторов проявляется по-разному. Несомненно, что широкое использование результатов одновременного поиска изменения профилей различных параметров может привести к весьма интересным результатам. Однако для решения этой задачи желательно дальнейшее совершенствование математических методов оптимизации и более детальное изучение химических аспектов процесса. Рассмотрение реакции дегидрирования этана показало, что существует определенный профиль температуры, который отвечает максимальной нроизвоцительности реактора по целевому продукту. При этом расход исходного сырья не является максимальным и соответствует строго определенной селективности и глубине превращения на выходе из реактора. Следовательно оптимальные профили изменения параметров режима эксплуатации действующих реакторов должны определяться одновременным изменением производительности аппарата. В частности, исследования по определению оптимального температурного профиля для консекутивной реакции показали, что в этом случае необ ходимо реакцию начать с самой высокой температуры оптимального профиля. Затем углубление процесса следует проводить по мере снижения температуры также в соответствии с оптимальным профилем, найденным, подчеркиваю, для рециркуляционной системы. Кстати, в этом плане применение увеличенной рециркуляции непрореагпровавшего сырья в адиабатических реакторах (таких, как реактор для каталитического дегидрирования этилбензола в стирол) люжет значительно повысить их мощность по свежему сырью. Прп такой постановке вопроса реакторы должны конструироваться таким образом, чтобы они удовлетворяли требованиям теории. Это противоречит существующему укоренившемуся положению, когда реакция осуществляется в готовой конструкции реактора в зависимости от его возможностей, [c.15]

Касаясь исследования процесса дегидрирования этана с применением принципа суперонтимальности, следует отметить, что здесь также получены совершенно новые результаты, представля-юш,ие большой практический интерес. Можно было бы еще больше улучшить практический эффект оптимизации, если исследовать процесс с определением оптимального профиля переменных вдоль реактора. Очевидно, если применить к реакторам, где протекают такие последовательные реакции, как дегидрирование этилбензола с целью получения стирола, принцип подбора оптимального профиля параметров, в частности температуры, то можно добиться значительного увеличения выхода целевого продукта и производительности аппарата. [c.219]

Для изучения эффективности процесса абсорбции при различном съеме тепла по высоте аппарата были выполнены расчетные исследования по оптимизации профиля теплосъема [100 ]. При этом исходили из того, что на установках с адиабатическим режимом работы абсорбера затраты холода складываются из затрат на охлаждение сырого газа Ql), тощего абсорбента ( а) и на поддержание заданной температуры в узле предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами ( ). Кроме того, было принято, что величины и являются входными параметрами схемы, а определяется заданным коэффициентом извлечения ключевого компонента. Схема узла абсорбции приведена на рис. П1.56. [c.217]

Трубчатый реактор. Для оптимизации режима в трубчатом реакторе параметров меньше, чем в многослойном начальная температура, температура холодильника и скорость потока. Начальную температуру часто выбираем из технологических условий для реакционной смеси и она, как правило, меньше температуры холодильника и мало влияет на показатели процесса. Скорость потока ограничена допустимым гидравлическим сопротивлением. Практически единственный управляющий параметр - температура холодильника Она не сильно меняется по длине слоя (трубки), и поэтому условие тепло-редачи по слою также не сильно. Но тепловыделение с глубиной протекания реакции значительно меняется (см. рис. 4.6). Поэтому профиль температур по длине трубки имеет, как правило, ярко выраженный максимум (рис. 4. 0). Увеличение увеличивает в общем температуру в реакторе и наиболее сильно максимальную, которая ограничена термостойкостью катализатора, воспламенением реакционной смеси, появлением нежелательных реакций и т. д. Поэтому оптимальному (наиболее интенсивному) режиму отвечает температура холодильника, при которой максимальная температура в слое близка к допустимой. При разработке и проектировании трубчатого реактора его оптимизируют конструктивными решениями. Рассмотрим некоторые из них на конкретных примерах. [c.197]

Согласно теории оптимизации процессов, оптимальный температурный профиль в реакторах или их последовательностях соответствует максимуму дифференциальной селективности в каждом из их элементов. Тогда для расчета оптимального профиля температур в аппарате идеального вытеснения можно рекомендовать такой метод- Весь объем реактора условно делят на секции с небольшой величиной АХа в каждой из них (например, 0,05 или 0,10). Секцию рассматривают как реактор полного смешения и, применяя соответствующие алгебраические уравнения, находят toпт для каждой секции, начиная с первой. В итоге получают кривую оптимальных температур по степени конверсии. Для периодических условий разбивают общую длительность реакции на ряд промежутков с небольшими АХа, когда скорости можно считать приблизительно постоянными. При реализации процесса в каскаде реакторов полного смешения оптимальную температуру в каждом из них определяют аналогично. Во всех случаях поиск максимума селективности и соответствующей ему температуры осуществляют на цифровых ЭВМ, а в более простых случаях — на микрокалькуляторах. [c.356]

По-видимому, оптимальный температурный профиль не может быть реализован на пиролизных печах известных конструкций. Задача состоит в разработке вариантов конструкций печей, обеспечивающих возможность создания местных (локальных) перегревов смеси. Для этих вариантов должны быть сформулированы ограничения на управление и ход процесса (по температуре потока и наруж ной стенки змеевика, теплонапряженности материала и т. п.). После этого на основе описанного алгоритма может быть рещена задача оптимизации температурного профиля с учетом ограничений, что позволит более точно оценить эс ективность данного подхода в конкретных практически важных случаях. Пока же полученные результаты следует рассматривать как предварительные и доказывающие лишь целесообразность дальнейших исследований в этом направлении. [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология