Математическое моделирование процесса получения эмульгатора

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «Уральский Государственный Технический Университет – УПИ»

Кафедра ХТТ и ПЭ

КУРСОВАЯ РАБОТА

 «МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬГАТОРА»

Преподаватель О.А. Белоусова

Студент гр. Х – 43071 О.И. Быкова

Екатеринбург 2007

Содержание

Введение

1. Описание моделируемого процесса получения эмульгатора

2. Вид модели

3. Математический аппарат моделирования, его алгоритм

4. Выбор пакета моделирования

Выводы

Список использованных источников

Введение

 

Математическое моделирование технических объектов является одним из основных видов интеллектуальной деятельности учёного, исследователя, инженера. Моделирование предполагает построение моделей реально существующих объектов с целью:

1)  раскрытия и углублённого исследования механизма явления и взаимодействия его частей;

2)  установления технологических режимов, создания инженерных методов и расчётов;

3)  определения конструктивных параметров машин и аппаратов;

4)  оптимизации режима работы аппарата и оптимизации процесса;

5)  создания средств автоматизации и систем управления.

Математической моделью называется приближённое описание какого-либо процесса или явления внешнего мира, выраженное с помощью математической символики.

Типовая модель процесса подбирается на основании имеющихся сведений об условиях проведения рассматриваемого процесса в аппарате выбранного типа.

При выборе модели необходимо учитывать следующее:

а) модель должна наиболее полно отражать характер потоков вещества и энергии при одновременно достаточно простом математическом описании;

б) параметры модели могут быть определены экспериментально или расчётным способом;

в) при гетерогенных системах модели выбираются для каждой из фаз, причём модели для обеих фаз могут быть одинаковыми или различными (например, для тарельчатого массообменного аппарата – идеальное вытеснение для паровой или газовой фазы и идеальное смешение для жидкой фазы);

г) применительно к процессам, происходящим в гомогенных системах, с достаточной для практики точностью может быть принята модель с сосредоточенными параметрами (основные переменные процесса изменяются только во времени); применительно к процессам, происходящим в гетерогенных системах, модель с сосредоточенными параметрами может быть принята для сплошной фазы, а модель с распределёнными параметрами (основные переменные процесса изменяются во времени и пространстве) – для дисперсной (в случае жидкой дисперсной фазы возможно применение модели с сосредоточенными параметрами для обеих фаз, поскольку можно допустить идеальное смешение в пределах каждой капли);

д) отдельное рассмотрение каждой фазы гетерогенной системы допустимо при скоростях, значительно более низких, чем скорости инверсии или захлёбывания; при достаточно больших скоростях фаз необходимо учитывать относительную скорость их движения или вводить фактор взаимодействия потоков. Следует принимать во внимание, что с изменением гидродинамического режима системы могут изменяться виды моделей [1].

Цель данной курсовой работы – создать математическую модель процесса получения эмульгатора (применяемого для стабилизации эмульсий «масло в воде») из масла и триэтаноламина и дать характеристику этой модели. Математическое моделирование данного процесса заключается в расчёте значений концентраций реагентов и величин потоков на выходе аппарата, в котором протекает реакция, и определении оптимального времени нахождения реагентов в реакторе.

1. Описание моделируемого процесса получения эмульгатора

Процесс получения эмульгатора описывается следующим уравнением химической реакции:

О

СН₂ – О – С

С₇Н₁₅ О

О СН – СН – ОН СН – СН – О – С 2 СН₂ – О – С + 2 N - СН – СН – ОН = С₇Н₁₅

С₇Н₁₅ СН – СН - ОН О

О 2 N - СН – СН – О – С + 3 C₂H₅OH

С₇Н₁₅

СН₂ – О – С О

С₇Н₁₅ СН – СН – О – С

С₇Н₁₅

 

Процесс ведут при температуре 120⁰С в цилиндрическом аппарате со сферическим дном и мешалкой при непрерывном и интенсивном перемешивании.

Если допустить, что, благодаря интенсивному перемешиванию, достигается однородность состава и температуры смеси во всём объёме реакционной зоны аппарата, то к данному процессу можно применить модель идеального смешения

Модель идеального смешения соответствует потоку через аппарат идеального смешения. Аппаратом идеального смешения называют такой аппарат, в котором поступающее в него вещество мгновенно распределяется по всему объёму аппарата. Концентрация вещества в любой точке аппарата равна концентрации на выходе из аппарата [2].