Понедельник, 25.09.2017, 01:49
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Техника. Технические науки

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕАКТОРА ПИРОЛИЗА ИЗНОШЕННЫХ ШИН КАК ОБЪЕКТА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ДАВЛЕНИЮ ГАЗОВ

Рассмотрено математическое описание реактора пиролиза изношенных шин как объекта автоматического управления по давлению рециркулируемых газов. Проведены линеаризация составленного дифференциального уравнения и преобразование его к операторному виду, а также структурная схема реактора пиролиза изношенных шин относительно давления газа.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕАКТОРА ПИРОЛИЗА ИЗНОШЕННЫХ ШИН КАК ОБЪЕКТА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ДАВЛЕНИЮ ГАЗОВ

Интенсивно развивающимся способом утилизации изношенных автомобильных шин является пиролиз, т.е. термическое разложение вещества при отсутствии или недостатке кислорода. При пиролизе изношенных шин предотвращается образование и выброс в окружающую среду токсичных газов оксида углерода, диоксида серы и оксида азота.

Способ термической переработки изношенных шин в среде рециркулируемых газов пиролиза в реакторе при температуре 200—500 °С [1] характеризуется тем, что продукты пиролиза из реактора поступают в аппарат разделения, из которого газообразные углеводороды от СН4 до С4Ню подаются повторно как рециркулируемые газы в нижнюю часть реактора (рис. 1), заполненного крошкой изношенных шин. Газообразные углеводороды используются в реакторе в качестве топлива для получения продуктов горения изношенных шин.

Схема расположения крошки изношенных шин и потоков рециркулируемых газов в реакторе пиролиза изношенных шин

Рис. 1. Схема расположения крошки изношенных шин и потоков рециркулируемых газов в реакторе пиролиза изношенных шин:
1 — реактор; 2 — крошка изношенных шин; 3 — потоки рециркулируемых газов внутри реактора в крошке изношенных шин

На рис. 2 приведена функциональная схема реактора пиролиза изношенных шин как объекта автоматического управления по давлению рециркулируемых газов, состоящая из регулирующих клапанов 1 и 6, расположенных на входе и выходе рециркулируемых газов из реактора (ёмкости), и реактора, состоящего из двух частей 2 и 5, разделённых крошкой изношенных шин. Крошка изношенных шин, через которую проходят рециркулируемые газы, моделируется параллельно соединёнными пневматическими сопротивлениями 4. Пневматические сопротивления можно представить одним эквивалентным пневматическим сопротивлением 3.

 Функциональная схема реактора пиролиза изношенных шин
Рис. 2. Функциональная схема реактора пиролиза изношенных шин как объекта автоматического управления по давлению рециркулируемых газов

 
При разработке систем автоматизации пиролиза изношенных шин в реакторе необходимо иметь данные по реактору как объекту автоматического управления. Давление рециркулируемых газов в реакторе можно регулировать одной системой автоматического управления в нижней или верхней части реактора изменением подачи газов через регулирующий клапан 1 (см. рис. 2) или двумя системами автоматического управления: первой в нижней части реактора изменением подвода рециркулируемых газов через регулирующий клапан 1, и второй в верхней части изменением отвода рециркулируемых газов через регулирующий клапан 6.

Учитывая, что реактор крошкой изношенных шин делится на две части, принимаем, что нижняя часть реактора (емкость 2) является первой частью объекта автоматического управления, а верхняя — второй частью объекта автоматического управления. Эти две части объекта автоматического управления соединены последовательно по движению рециркулируемых газов в реакторе.

Уравнение динамики устройства, состоящего из емкости 2 и регулирующего клапана 1, расположенного на входе рециркулируемых газов в реактор, и обобщенного пневматического сопротивления 3, расположенного на выходе газов из емкости 2 (см. рис. 2) может быть представлено в виде [2]

Массовый расход рециркулируемых газов через n микрощелей в крошке изношенных шин запишется в виде

На рис. 3 представлена структурная схема, составленная по уравнениям (10) и (12), реактора пиролиза изношенных шин как объекта автоматического управления по давлению рециркулируемых газов, состоящая из регулирующих клапанов, расположенных на входе и выходе рециркулируемых газов из реактора, и реактора, состоящего из двух частей, разделённых крошкой изношенных шин.

Структурная схема реактора пиролиза изношенных шин

Рис. 3. Структурная схема реактора пиролиза изношенных шин как объекта автоматического управления по давлению рециркулируемых газов

Исход из структурной схемы реактора пиролиза изношенных шин как объекта автоматического управления по давлению рециркулируемых газов, по каждому входному параметру можно определить передаточную функцию. Например, передаточная функция изменения давления Р в нижней части реактора по изменению положения проходного сечения F регулирующего клапана, расположенного на входе рециркулируемых газов в нижнюю часть реактора, имеет вид

Передаточная функция изменения давления Р2 в верхней части реактора по изменению положения F регулирующего клапана, расположенного на входе рециркулируемых газов в нижнюю часть реактора, имеет вид

Полученные дифференциальные уравнения и передаточные функции применительно к реактору пиролиза изношенных шин как объекту автоматического управления по давлению рециркулируемых газов позволяют рационально проектировать цифровые системы автоматического управ- лени с вычислением установленных коэффициентов дифференциальных уравнений и передаточных функций.

Библиографические ссылки

1. Жежера Н.И., Тямкин С.А. Способ термической переработки изношенных шин и резинотехнических изделий // Патент России № 2339510. 2008. Бюл. № 33.

2. Емцев Б.Т. Техническа гидромеханика: Учеб. дл вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 440 с.

3. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. М.: Машиностроение, 1978. 736 с.

4. Нагорный В.С., Денисов А.А. Устройства автоматики гидро- и пневмосистем. М.: Высшая школа, 1991. 367 с.

_________________

Н.И. Жежера, д-р техн. наук, проф., С.А. Тямкин, Г.А. Сайденова

(Оренбургский государственный университет)

Журнал "Автоматизация и современные технологии"

Ключевые слова: математическое описание, изношенные шины, реактор, пиролиз, рециркулируемые газы, давление, динамические звенья , структурная схема.

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (09.03.2015)
Просмотров: 707 | Теги: ГАЗ, реактор, рециркулируемые, пиролиз | Рейтинг: 5.0/2
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь