ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НАГРЕВОМ ПАРОМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО РЕАКТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ СТИРОЛА
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
На основе принципа максимума Понтрягина поставлена и решена задача о быстродействии нагрева греющим паром сырья в периодическом реакторе полимеризации стирола

Ключевые слова:
оптимальное управление, задача о быстродействии, нагрев паром, полимеризация стирола
Текст
Текст (PDF): Читать Скачать

Технологический процесс суспензионной полимеризации стирола проводится в реакторе с мешалкой, снабженном рубашкой для греющего пара и охлаждающей воды. Поскольку от продолжительности нагрева зависит продолжительность всего технологического цикла производства, поставлена и решена задача о быстродействии нагрева сырья до заданной температуры.

Уравнения изменения температур конденсата в рубашке , стенки рубашки     и исходного сырья в реакторе  в случае нагрева принимают вид:

                                            (1)

где  и - объемные расходы пара и конденсата соответственно, м3/c;  - энтальпия пара, кДж/кг;  и - коэффициенты теплоотдачи от конденсата к стенке и от стенки к реакционной смеси, кДж/(м2·0С·с);  - поверхность теплообмена, м2; ,  и  - объемы паровой рубашки, стенки и содержимого в реакторе соответственно, м3; ,  и  - плотности конденсата, стенки и содержимого в реакторе соответственно, кг/м3; ,  и  - удельные теплоемкости конденсата, стенки и реакционной смеси соответственно, кДж/(кг·0С). Следует отметить, что на разных стадиях нагрева объем содержимого в реакторе  и поверхность теплообмена  отличаются.

Заданы начальные условия для всех трех переменных в начале нагрева при  и граничное условие – заданная температура в реакторе в момент времени

, , , .                                  (2)

Функционал качества управления нагревом задан в виде

                                                    (3)

Ищется расход греющего пара в рубашку реактора , который обеспечивает нагрев сырья в реакторе до заданной температуры за кратчайшее время.

Показано решение задачи о быстродействии нагрева сырья до температуры разложения низкотемпературного инициатора на стадии предварительной полимеризации стирола [1]. Результаты решения задачи оптимального нагрева приведены на рис. 1.

Рисунок 1 - Графики температур и оптимальный расход пара

Список литературы

1. Истомин А.Л., Кобозев В.Ю., Кривов М.В., Колмогоров А.Г. Исследование задачи оптимального нагрева жидкого продукта жидким теплоносителем в емкости с рубашкой // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2025. № 1. С. 7-15.

Войти или Создать
* Забыли пароль?