Исследование статических и динамических свойств
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
ФГБОУ ВО
Ивановский государственный химико-технологический университет
Факультет техники, управления и цифровой инфраструктуры
Кафедра Технической кибернетики и автоматики
Лабораторная работа №1
по дисциплине: «Моделирование систем управления»
Тема: «Исследование емкостного аппарата идеального перемешивания как объекта управления».
Вариант 13
Выполнил: ст. гр. 4/35 Смирнов И.С.
Проверил: доцент каф. ТКиА, к.т.н. Невиницын В.Ю.
Иваново, 2020
Содержание
1. Разработка концептуальной модели смесителя. 4
2. Математическое описание емкостного смесителя. 4
3. Исследование статических и динамических свойств. 7
3.1 Статика. 7
3.2 Динамика. 9
4. Оценка результатов исследования. 11
Заключение. 14
Приложение. 15
Цель работы: Приобретение умений и навыков: построения моделей объектов и СУ, исследования моделей путем проведения вычислительных экспериментов; составления отчетов по результатам выполненной работы.
Исходные данные:
| № варианта | Свх, кмоль / м3 | v1, м3/мин | v2 , м3/мин | Vc , м3 |
| 13 | 2 | 0,06 | 0,3 | 4 |
Разработка концептуальной модели смесителя
Объектом автоматизации и управления является емкостной аппарат идеального перемешивания с двумя входными потоками жидкости и выходным потоком со свободным истечением.
|
|
|
Рис. 1 Принципиальная схема аппарата
В аппарат емкостного типа с интенсивно работающей мешалкой подаются две жидкости, расходы, концентрации полезного компонента которых равны соответственно v1, Свх и v2. Выходящий поток жидкости имеет состав С. Рабочий объем аппарата Vc. Расход выходящего потока v определяется скоростью свободного истечения.
Назначение: смешивание двух потоков жидкости с различными концентрациями полезного компонента.
Цель: получить заданное значение концентрации полезного компонента.
Входные переменные: входная концентрация, и входные расходы Cвх, v1 и v2 соответственно
Переменные состояния: объем вещества в аппарате, расход на выходе и выходная концентрация V, v и C соответственно. Уровень жидкости в смесителе (h) – является внутренней переменной, характеризует общее количество жидкости в аппарате.
Основной показатель эффективности и критерий эффективности
Показатель эффективности: 
.
Критерий эффективности: 
Математическое описание емкостного смесителя
Упрощающие допущения
1. Принимаем модель идеального смешения для описания гидродинамических потоков в виду высокой турбулизации содержимого (параметры выходного потока совпадают с параметрами жидкости внутри аппарата).
|
|
|
2. Теплофизические свойства входных потоков, выходного потока и жидкости внутри аппарата совпадают и не зависят от температуры и концентрации.
3. Потерями вещества и энергии во внешнюю среду пренебрегаем.
Система уравнений, описывающая динамические условия работы емкостного смесителя
Начальные условия:
Система уравнений, описывающая статические условия работы емкостного смесителя
Начальные условия (рабочие точки по уровню и концентрации) рассчитываются по следующим формулам:
Рис.2 Расчет НУ
Из расчетов получаем: h0 =0,497м3, С0=0,333кмоль/м3
Исследование статических и динамических свойств
Статика
Каналы v 1 
C , v 1 h
Рис.3 Статические характеристики по каналам v1 h, v1 C
Вывод: Статические характеристики по данным каналам близки к линейным.
Каналы v 2 C , v 2 h
Рис.4 Статические характеристики по каналам v2 h, v2 C
Вывод: Статические характеристики по данным каналам близки к линейным.
Канал C вх С
Рис. 5 Статическая характеристика по каналу C вх С
Вывод:
Статическая характеристика по данному каналу линейна.
|
|
|
Динамика
Каналы v 1 C , v 1 h
Рис. 6 Динамические характеристики по каналам v1 C, v1 h
Вывод: Из графиков видим, что динамические характеристики по данным каналам являются апериодическими звеньями первого порядка.
Каналы v 2 C , v 2 h
Рис. 7 Динамические характеристики по каналам v2 C, v2 h
Вывод: Из графиков видим, что динамические характеристики по данным каналам являются апериодическими звеньями первого порядка.
Канал C вх С 
Рис. 8 Динамическая характеристика по каналу C вх С
Вывод: Из графиков видим, что динамические характеристики по данному каналу являются апериодическими звеньями первого порядка.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 65; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!