W pracy przedstawiono problem optymalizacji dwóch wybranych procesów inżynierii chemicznej. Rozważano proces fluidalnego ogrzewania rozdrobnionego ciała stałego w poziomym fluidyzacyjnym wymienniku ciepła i reakcje chemiczne przebiegające w rurowym reaktorze przepływowym.
Uwzględniono, iż w strumieniu materiału przepływającym wzdłuż aparatu zachodzi cykl mieszania na skutek występowania dyspersji wzdłużnej (osiowej). Opisano modele matematyczne dla rozważanych procesów i metodę ich przekształcenia do postaci umożliwiającej zastosowanie w wybranym algorytmie optymalizacyjnym – ciągłym algorytmie zasady maksimum, tzw.
algorytmie Pontryagina. Dla problemu ogrzewania fluidalnego jako wskaźnik jakości przyjęto funkcję opisującą całkowity koszt tego procesu. Ten wskaźnik jakości przekształcono do równoważnej postaci, w której koszty cyklu wyrażone są w jednostkach egzergii.
W obliczeniach optymalizacyjnych poszukiwano optymalnego profilu temperatury gazu wzdłuż aparatu fluidyzacyjnego i stosownej wartości przepływu tego gazu. W pierwszym etapie obliczenia optymalizacyjne przeprowadzono dla cyklu ogrzewania z tłokowym przepływem ciała stałego wzdłuż wymiennika, następnie powiększono model, uwzględniając dyspersję wzdłużną, która opisuje cykl mieszania się cząstek ciała stałego wzdłuż aparatu.
Obliczenia przeprowadzono dla szerokiego zakresu parametrów procesu i parametrów ekonomicznych obecnych we wskaźniku jakości. Rozpatrywano cały zakres zmienności współczynnika dyspersji od cyklu przebiegającego w złożu fluidalnym z rewelacyjnym wymieszaniem ciała stałego aż do procesu – w złożu z przepływem tłokowym.
W problemach optymalizacji reaktorów rurowych z przepływem dyspersyjnym analizowano problem maksymalizacji końcowego stężenia pożądanego towaru dla trzech typów pierwszorzędowych reakcji chemicznych: reakcje odwracalne, reakcje równoległe i reakcje następcze.
Wyprowadzono dwie równoważne postacie wskaźnika jakości opisujące końcowe stężenie pożądanego produktu, które mogą być zastosowane w przyjętym algorytmie optymalizacyjnym. W obliczeniach optymalizacyjnych poszukiwano optymalnego profi lu temperatury i czasu przebywania w reaktorze maksymalizujących stężenie właściwego towaru.
W obliczeniach optymalizacyjnych analizowano pełny zakres realnych wartości współczynnika dyspersji od reaktora z świetnym wymieszaniem do reaktora z przepływem tłokowym dla różnorodnych wartości hamiltonianu, który jest tu miarą kosztów inwestycyjnych.
Dla każdego rozważanego typu reakcji chemicznej analizowano także proces izotermiczny jednocześnie dla zerowych, jak i skończonych wartości hamiltonianu. Dla obu rozważanych procesów, ogrzewania fluidalnego, a także reakcji chemicznych w przepływowym reaktorze rurowym, przedstawiono i przedyskutowano otrzymane wyniki obliczeń optymalizacyjnych.
Przeanalizowano wpływ poszczególnych parametrów na przebieg procesów trafnych, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu dyspersji.
Opinie i recenzje użytkowników
Dodaj opinie lub recenzję dla Optymalizacja wybranych procesów inżynierii chemicznej z dyspersją wzdłużną. Twój komentarz zostanie wyświetlony po moderacji.