4.7. Апробация алгоритма управления процессом сушки.

& о

значения параметров остаются неизменными (п.п. 2.2).

Выберем вид зависимости управляющих параметров "входная температура и расход сушащего воздуха остаются постоянными в течение всего времени процесса", Т * е ? Т in f] (і)- сотіл, v ~ /о f"f і = сода/7 .

При исследовании функционального ограничения о к а з а л о с ь, ч т о о н о н е в ьш о л и я е т с я, ч т о ил люстрируе т с я рисунком 4.2.

500 Tgjn

ЛГсг«0.3%

не пересекает

Видио, ч то пло ско сть п овеохн ость вых одной

влажности X(l ™ 3, T^in, v ( vm )

Увеличение максимальной скорости потока сушащего воздуха с 1 до 5 м/с не дает эффекта. Увеличение верхней границы температуры сушащего воздуха с 500 до 7 0 0 PC д а е т р е з у л ь тат, н о н е о т в е ч а е т у с л о в и я м безоиасн ой

эксплуатации установки (рисунок 4,3) Рисунок 4.3. Выполнение функционального ограничения (4.16) при увеличении Tgin ; Vm-Q, 00478 м/с.

Из рисунка видно, что функциональное ограничение (4.16) в виде пересечения двух поверхностей дает линию уровня с уравнением вида F(T in, v ) ~ const, неразрешимым

о о

относительно Т in И V .

о о

Учтем функциональное ограничение в целевой функции, для этого найдем зависимость между Т in и v . Проведем

<~> о

аппроксимацию на рабочем участке сушки (Г Ш-4 00...500 К,

о

v ~0 „ 1...1 м/с) на основе кубического полинома (рис. Vg, м/с 0 6

0.5

0.4

0.2-

0.9

0.8

0.7

0.3

T

400 420 440

4Б0 480 500

Tg_in, К

Рисунок 4,4. Аппроксимация кривых для нахождения зависимости v^(T^in) .

Из рисунка видна хорошая степень соответствия исходной функциональной зависимости F(Tin, — const и

о о

аппроксимирующей кривой.

Уравнение полинома для данного случая:

ve (Гя/Л)«1бб.0441-1.0488^ 7^/Я+0.2214е^2* ЗГ^.

Подставим это уравнение в целевую функцию

Получим зависимость энергетических потерь от двух параметров 7* ш и vm, которая приведена на рисунке 4.5

для зафиксированного значения v =0.0034 8 м/с.

Рисунок 4 - 5.

5 /77

Целевая функция достигает минимума в точке Т in=A61. 5К.

о

Чтобы найти глобальный оптимум, необходимо рассмотреть целевую функцию на всем ряде vm в рабочем

диапазоне 0.00178 < vw < 0.00778 .

Ниже приведены графики зависимости целевой функции

in, v ) от Т in для различных значений v , $У\СунОК 4 , в . За BVICKMOCTVI ЦЄПЄКПО ФУНКЦИИ от входной температуры газа прк различных значениях v^ „

Из диаграммы видно, что более низкая скорость подачи материала приведет к более низким энергозатратам,. в первую очередь, из-за снижения температуры оушашегс газа, С другой стороны, это у В е Л И Ч И Т д л И ТЕЛЬ НОСТЬ процесса С у Ш К И г ч i;o f безус л о в к о, отразится на коммерческой стороне проекта * Данный аспект можно учесть в новой целевой функции, что не было задачей данной рабо ты.

Следовательно , из выше предста вленных кривых выбираем кривую на рис. в связи с тем, что

скорость подачи материале* удовлетворяет нормальному режиму работы сушильной установки„

Итак, оптимальные значения управления;

7" in' :::4 6? . о К; v * ::"0 . 0 0 34 8 м/с; 080678 м/с. Воспользуемся предложенным алгоритмом нахождения оптимальных управляющих параметров для оценки энергетических затрат. Используем значения параметров для различных режимов работы экспериментальной установки (табл. рис. 3.7) и найденные (по вышеизложенному алгоритму) оптимальные параметры управления при прочих равных условиях. Результаты представлены на рисунке 4.7 (а также в приложении 4): Экспериментальные значения параметров Оптимальные значения параметров Значение целевой функции, кДж/кг Снижение

энергозатрат, % 4 т тр, * *

V

m т*-

Tgm ге

ч Г*

Ч 0,7 0,0478 473 0,18 0,00428 435 122,299 74,102 40% 0,7 0,0478 462 0,11 0,00528 450 123,081 49,699 60% 0,7 0,0478 463 0,12 0,00488 450 117,344 57,365 51% 0,7 0,0478 483 0,14 0,00408 450 130,132 75,752 42% 0,7 0,0478 473 0,07 0,00428 455 120,280 451,67 62% Рисунок 4.7. Снижение энергозатрат при использовании оптимальных управляющих параметров.

Данные значения управляющих параметров

соответствуют конкретным примерам процесса сушки (см. табл. рис 3.7, приложение 3). Однако алгоритм расчета оптимальных параметров процесса, предложенный в данной работе, может быть использован для любого режима работы установки при настройке модели с помощью идентификации коэффициентов под сушку конкретного вида материала.

Предложенная в работе модель процесса сушки может применяться для анализа и управления подобными процессами в иных установках, принцип действия которых можно описать уравнениями тепло- и массопереноса.