Chuyên đề 9: Thiết bị phản ứng gia nhiệt với hệ thống điều khiển nhiệt độ

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ỨNG DỤNG TIN HỌCCHUYÊN ĐỀ 9:THIẾT BỊ PHẢN ỨNG GIA NHIỆT VỚI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘGVHD: T.S Nguyễn Đình ViệtSVTH: Nhóm H3D9 – DH08H1 1 .Võ Thanh Hà 2 . Nguyễn Văn Hải 3 . Lê Thị Hồng Hạnh 4 . Nguyễn Thành DuyNỘIDUNGBÁO CÁOCƠ SỞ LÝ THUYẾTMÔ HÌNH THIẾT BỊCÁC PHƯƠNG TRÌNH TOÁN HỌCSƠ ĐỒ VÀ THUẬT TOÁN GiẢICƠ SỞ LÝ THUYẾTPhản ứng hóa học diễn ra trong điều kiện nhiệt độ xác định.Để duy trì nhiệt độ ổn định, cần phải sử dụng bộ điều khiển tín hiệu.Thời gian khởi động: là khoảng thời gian từ bộ điều khiển tự động đến bộ phận gia nhiệt.Thời gian chết: là khoảng thời gian dòng chất lỏng ra khỏi thùng khuấy truyền qua đầu kim của thiết bị điều khiển tự động.HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC, GIA NHIỆT VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PINGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNGDòng chất lỏng đầu vào có khối lựong riêng ρ (kg/m3 ) và nhiệt dung riêng Cp (kJ/kgo C) đi vào thiết bị phản ứng gia nhiệt với tốc độ dòng liên tụcW (kg/min) và nhiệt độ Ti (o C).Trong thùng khuấy có thể tích là V(m3 ) và nhiệt độ T(o C). Nhiệt độ của dòng mong muốn đạt được là Tr (o C). Nhiệt độ của dòng chất lỏng đi ra khỏi thiết bị thùng khuấy đo được bởi kim tự động là Tm (o C), phần nhiệt cần thêm vào là q (kgJ/min) được cung cấp bởi thiết bị gia nhiệt thông qua bộ phận điều khiển tự động PI.Mục tiêu của việc điều khiển là giữ cho nhiệt độ đầu vào bằng nhiệt độ đầu ra (T0 = Tr ).Khi nhiệt độ TmTr thì thiết bị gia nhiệt ngừng cung cấp nhiệt cho thùng khuấy.Mục tiêu của việc điều khiển là giữ cho nhiệt độ đầu ra T0 = Tr khi nhiệt độ đầu vào Ti thay đổi khác với nhiệt độ ổn định cho trước là Tis . Cân bằng năng lượng cho thùng khuấy trộn liên tục: CÁC PHƯƠNG TRÌNH TOÁN HỌCTa có:Với:Ảnh hưởng của thời gian chết được tính toán trong trường hợp này bằng xấp xỉ Pade là phương trình vi phân bậc nhất: Điều kiện đầu: T0 =Tr tại t=0 ( ổn định)Tại thời điểm ban đầu: t=0, T=Tr .Thời gian chết ( ) được biểu diễn như sau:T0 (t) = T (t - ) Nhiệt lượng vào bình khuấy , q , điều khiển bằng hệ thống tỉ lệ / tích phân (PI) được miêu tả như sau: Theo phương trình trên thì qs , Tr , Tm , , không đổi ( ổn định). Nhiệt độ tại điểm đo dòng ra :Trong đó là hằng số thời gian nhiệt kế. Điều kiện đầu: Tm = Tr tại t = 0 ( ổn định)PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT BÀI TOÁNDựa vào 4 phương trình vi phân.Giải theo phương pháp ode45.Xây dựng 1 file bỗ trợ và một file chạy.File bỗ trợ gồm function giải quyết 4 phương trình vi phân.File chạy dùng thuật toán ode45 và vẽ đồ thị.GIẢI QUYẾT BÀI TOÁNThông số ban đầuĐỒ THỊ BIỂU THỊ MỐI QUAN HỆ GIỮA Kc VỚI SỰ THAY ĐỔI CỦA T, To, Tm THEO THỜI GIANKc = 0kJ/min0 CĐỒ THỊ BIỂU THỊ MỐI QUAN HỆ GIỮA Kc VỚI SỰ THAY ĐỔI CỦA T, To, Tm THEO THỜI GIANKc = 50kJ/min0 CĐỒ THỊ BIỂU THỊ MỐI QUAN HỆ GIỮA Kc VỚI SỰ THAY ĐỔI CỦA T, To, Tm THEO THỜI GIANKc = 500kJ/min0 CĐỒ THỊ BIỂU THỊ MỐI QUAN HỆ GIỮA Kc VỚI SỰ THAY ĐỔI CỦA T, To, Tm THEO THỜI GIANKc = 500kJ/min o CĐỒ THỊ BIỂU THỊ MỐI QUAN HỆ GIỮA Kc VỚI SỰ THAY ĐỔI CỦA T, To, Tm THEO THỜI GIANKc = 5000kJ/min o CFILE BỔ TRỢfunction dx=bt(t,x);if t<10 Ti=60;else Ti=40; end tl=2;Tr=80;td=1;%pVCp=4000;WCp=500;%Tis=60;%tm=5;Kc=50; q=WCp*(Tr-60)+Kc*(Tr-x(3))+(Kc/tl)*x(4);hang(1)=(500*(Ti-x(1))+q)/4000;hang(2)=(x(1)-x(2)-0.5*td*hang(1))*(2/td);hang(3)=(x(2)-x(3))/5;hang(4)=Tr-x(3);dx=hang';FILE CHẠYto=0 ; tfin=15;tspan=[0 200];x0=[80 80 80 1];[t,x]=ode45('bt',tspan:150,x0)%t=T(:,1);%x1=x(:,1);%x2=x(:,2);%x3=x(:,3);%x4=x(:,4);plot(t,x(:,1),'r',t,x(:,2),'g',t,x(:,3),'*');grid onxlabel('T');ylabel('nhiet do');legend('T','T0','Tm') CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE