Raflı destilasyon sistemlerinin dinamik simulasyonu ve kontrolü
Küçük Resim Yok
Tarih
1995
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
ÖZET: Raflı destilasyon kolonlarının dinamik simülasyonu ve kontrolü kimya mühendisliğinde araştırılması gereken önemli konular arasındadır. Kolon beslemelerinde olabilecek herhangi bir bozan etki yada kontroler set değerlerinde yapılacak herhangi bir değişikliğe karşı ürün kalitesinin bozulmaması pazar açısından çok önemlidir. Bu çalışmada raf modeli olarak genel bir model seçilmiş olup raflar için yapılan kabuller şöyledir: Raf 1 ardaki buhar holdaplar sıvı holdaplar yanında ihmal edilmiştir. rafları terkeden sıvı ve buhar akımlar termal dengededir, raflarda karışmanın mükemmel olduğu kabul edilip Murphree raf etkinliği geçerlidir. Raflarda buhar fazı ideal davranırken sıvı fazı ideal değildir, raflarda buhar faz sürüklenmesi ile ilgilenilmezken sıvı sürüklenmesi taşma ve ağlama kontrolleri yapılır. Burada destilasyon kolonunda bozan etki olarak adım fonksiyonu uygulanarak, seçilen kontrol şeması ve kontroler cinsleri doğrultusunda kolon dinamiği incelenmiştir. Dinamik simülasyon açısından bakıldığında model geliştirmede genelleştirilmiş model üzerinde çalışılmıştır. Genelleştirilmiş modelde kütlesel holdapların zamana göre değişimi yanında r afi ardak i enerji hol daplarında zamana göre değişimi gözönüne alınır. Sonuçta genelleştirilmiş modelde kütle ve enerji denklikleri diferansiyel denklemlerle ifade edilir. Eğer kontroler olarak PI yada PID kontrolerler kullanılırsa onlar içinde birer tane diferansiyel denklem modele katılır. Modeldeki diferansiyel denklem tipleri adi diferansiyel denklemi erdir CODED. Raflardaki enerji holdaplarının zaman sabitleri kütlesel 207holdapların zaman sabitleri ile karşılaştırıldığında oldukça küçüktürler yani iki farklı mertebeden zaman sabiti söz konusudur. Diferansiyel denklem takımındaki değişkenler için iki farklı mertebeden zaman sabiti olması diferansiyel denklem takımının çözümü sırasında huysuzluCfaCstif fness} sebep olur. Huysuz diferansiyel denklem takımının çözümü için kullanılan etkin metodlardan, Michelsen'in 3. mertebe SİRK metodu, iki nokta kapalı metodu ve Gear' ın çok adımlı kapalı metodu programlanmıştır. Ayrıca diferansiyel denklem takımı ile cebirsel denklem takımından oluşan sisteminCDASO doğrudan çözümü için yine Michelsen'in SİRK metodu programlanmıştır. Modelin çözümünde dinamik simülasyonda kullanılan denklem takımı çözümüne dayanan dekompoze metod kullanılmıştır. Diferansiyel denklemler bir set halinde çözülürken cebirsel denklemler prosedürler olarak alt kümelere ayrılarak dekompoze edilmişlerdir. Nümerik çözüm metodu olarak Michelsen'in SİRK metodu kullanılmıştır. Sonuçta model algoritması içinde gerektiğinde zaman zaman model cözücüsüCSIRk) kullanılarak destilasyon kolonlarının di nami k simülasyon modeli çözülmüştür 208
SUMMARY: The dynamic simulation and control of plate distillation columns is one of the important research areas in chemical engineering. Any possible disturbance in the -feed streams or any change in the values of controller set would affect the quality of the products which is undesirable in terms of marketing. In this work a general plate model was selected. The assumptions made s.re as follows: The vapour holdup was neglected comparing with the liquid holdup, the vapour and liquid phases leaving the plate were considered to be in thermal equilibrium, perfect mixing was assumed on the plate along with Murphree plate efficiency, the vapour Phase was taken to be ideal while the liquid phase was taken to be nonideal, vapour phase entrainment was neglected but liquid phase entrainment, flooding, and weeping controls were taken into consideration. In this study, the step function was taken as the disturbance, and the column dynamics were investigated according to the selected control scheme and controller types. The dynamic simulation was based on a generalized model. In this generalised model the mass and energy holdups were considered to vary with respect to time. In the model the mass and energy balances were represented by ordinary differential equations. If PI and PID controllers were used, a differential equation for each controller type was added to the model. The time constants of energy holdups on the plates are very small compared with the mass holdup time constants. Hence there appears two time constants in 209holdapların zaman sabitleri ile karşılaştırıldığında oldukça küçüktürler yani iki farklı mertebeden zaman sabiti söz konusudur. Diferansiyel denklem takımındaki değişkenler için iki farklı mertebeden zaman sabiti olması diferansiyel denklem takımının çözümü sırasında huysuzluCfaCstif fness} sebep olur. Huysuz diferansiyel denklem takımının çözümü için kullanılan etkin metodlardan, Michelsen'in 3. mertebe SİRK metodu, iki nokta kapalı metodu ve Gear* m cok adımlı kapalı metodu programlanmıştır. Ayrıca diferansiyel denklem takımı ile cebirsel denklem takımından oluşan sisteminCDASO doğrudan çözümü için yine Michelsen'in SİRK metodu programlanmıştır. Modelin çözümünde dinamik simülasyonda kullanılan denklem takımı çözümüne dayanan dekompoze metod kullanılmıştır. Diferansiyel denklemler bir set halinde çözülürken cebirsel denklemler prosedürler olarak alt kümelere ayrılarak dekompoze edilmişlerdir. Nümerik çözüm metodu olarak Michelsen'in SİRK metodu kullanılmıştır. Sonuçta model algoritması içinde gerektiğinde zaman zaman model cözücüsüCSIRk) kullanılarak destilasyon kolonlarının di nami k si mül asyon model i çözül müştür. 20S
SUMMARY: The dynamic simulation and control of plate distillation columns is one of the important research areas in chemical engineering. Any possible disturbance in the -feed streams or any change in the values of controller set would affect the quality of the products which is undesirable in terms of marketing. In this work a general plate model was selected. The assumptions made s.re as follows: The vapour holdup was neglected comparing with the liquid holdup, the vapour and liquid phases leaving the plate were considered to be in thermal equilibrium, perfect mixing was assumed on the plate along with Murphree plate efficiency, the vapour Phase was taken to be ideal while the liquid phase was taken to be nonideal, vapour phase entrainment was neglected but liquid phase entrainment, flooding, and weeping controls were taken into consideration. In this study, the step function was taken as the disturbance, and the column dynamics were investigated according to the selected control scheme and controller types. The dynamic simulation was based on a generalized model. In this generalised model the mass and energy holdups were considered to vary with respect to time. In the model the mass and energy balances were represented by ordinary differential equations. If PI and PID controllers were used, a differential equation for each controller type was added to the model. The time constants of energy holdups on the plates are very small compared with the mass holdup time constants. Hence there appears two time constants in 209holdapların zaman sabitleri ile karşılaştırıldığında oldukça küçüktürler yani iki farklı mertebeden zaman sabiti söz konusudur. Diferansiyel denklem takımındaki değişkenler için iki farklı mertebeden zaman sabiti olması diferansiyel denklem takımının çözümü sırasında huysuzluCfaCstif fness} sebep olur. Huysuz diferansiyel denklem takımının çözümü için kullanılan etkin metodlardan, Michelsen'in 3. mertebe SİRK metodu, iki nokta kapalı metodu ve Gear* m cok adımlı kapalı metodu programlanmıştır. Ayrıca diferansiyel denklem takımı ile cebirsel denklem takımından oluşan sisteminCDASO doğrudan çözümü için yine Michelsen'in SİRK metodu programlanmıştır. Modelin çözümünde dinamik simülasyonda kullanılan denklem takımı çözümüne dayanan dekompoze metod kullanılmıştır. Diferansiyel denklemler bir set halinde çözülürken cebirsel denklemler prosedürler olarak alt kümelere ayrılarak dekompoze edilmişlerdir. Nümerik çözüm metodu olarak Michelsen'in SİRK metodu kullanılmıştır. Sonuçta model algoritması içinde gerektiğinde zaman zaman model cözücüsüCSIRk) kullanılarak destilasyon kolonlarının di nami k si mül asyon model i çözül müştür. 20S
Açıklama
Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
Anahtar Kelimeler
Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering, Benzetim, Simulation, Damıtma, Distillation
