МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ОСУШКОЙ ГАЗА РЕГЕНЕРАЦИИ В ПЕЧИ

​SIMULATION OF THE PROCESS OF CONTROL OF GAS DRYING OF REGENERATION IN THE OVEN

Alexander Ilin

master's student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Ivan Firsov

master's student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Vladislav Engovatov

master's student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается математическое описание процессов, протекающих в печи при осушке газа регенерации.

ABSTRACT

The article considers a mathematical description of processes occurring in the oven when drying regeneration gas.

Ключевые слова: газ регенерации, печь, осушка, математическая модель.

Keywords: regeneration gas, oven, drying, mathematical model.

Самым распространенным способом перемещения газа является транспортировка по трубам. Вместе с природным газом из скважины выходят различные примеси, которые могут испортить газотранспортное оборудование.

Газ необходимо осушить, так как содержащаяся в нем влага также портит оборудование и может создать в трубе пробки – так называемые кристаллогидраты, препятствуя движению газового потока. К тому же в условиях, когда образуются гидраты, нарушается нормальная работа регулирующих клапанов, ответственных за поддержание должного давления.

Себестоимость и качество готового продукта всегда существенно зависят от выполнения наиболее сложных, энергоемких и трудоемких процессов. [1] Исходя из технологического регламента, таким процессом является нагрев газа регенерации, который проходит в печи. Поэтому создание технологии очистки газа для промысловой подготовки отвечает приоритетному направлению по энергосбережению. В снабжённую змеевиком печь, через трубопровод, поступает газ регенерации, где нагревается до требуемой температуры.

Задачу исследования процесса невозможно решить без использования методов математического моделирования.

Исходя из постановки задачи автоматизации, в результате математического моделирования необходимо установить математическую связь между входными и выходными переменными.

В соответствии с регламентом, целью проведения нагрева газа регенерации является получение газа с заданной температурой. Температура газа в печи зависит в основном от времени и температуры газа во время процесса. Для разработки автоматической системы программного регулирования необходимо получить модель, описывающую изменение температуры газа под влиянием наиболее существенных факторов.

При разработке экспериментально-аналитической математической модели процесса нагрева газа регенерации принимаются следующие допущения [2]:

- емкость нагрева газа рассматриваем как объект идеального смешения;

- теплофизические параметры газа регенерации и теплоносителя постоянны.

В соответствии с допущениями уравнение энергетического баланса имеет вид [11]:

где:

 – удельная теплоемкость газа регенерации, Дж/(кг×°С);

 – масса газа в змеевике печи, кг;

 – температура газа регенерации в змеевике печи, °С;

 – коэффициент теплопередачи между топочным газом и газом регенерации;

 – площадь поверхности теплообмена, м2;

 – температура топочного газа, °С;

 – расход газа регенерации, кг/с;

 – температура газа регенерации на входе, °С;

Уравнение энергетического баланса для теплоносителя имеет вид [2]:

где:

c₂ – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг׺С);

 – масса теплоносителя, кг;

– расход топочного газа, кг/с;

– температура топочного газа на входе, ºC;

 – температура окружающей среды, ºC;

k₂ – коэффициент теплопередачи между окружающей средой и топочным газом;

F₂ – площадь поверхности теплоносителя, м².

Таким образом, математическое описание динамики печи представляет собой систему алгебраических и дифференциальных уравнений, с соответствующими начальными условиями и может быть решено известными численными методами.

Список литературы:

1. Технология органических полупродуктов: Учебное пособие / В.С. Орехов, Т.П. Дьячкова, М.Ю. Субочева, М.А. Колмакова. Тамбов: Издательство ТГТУ, 2007. – 140 с.
2. Фрэнкс Р. Математическое моделирование в химической технологии / Р. Фрэнкс // Под ред. В.С. Торопцова – М.: Химия, 1971. – 272 с.