Development of a spray dryer’s mathematical model for control tasks

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorSytnikov, Oleksii
dc.contributor.authorSkladannyy, Denys
dc.contributor.authorSokolov, Kostiantyn
dc.date.accessioned2023-12-04T11:46:44Z
dc.date.available2023-12-04T11:46:44Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractThe sustainable development paradigm includes the most efficient material and energy resources using in production processes. One of the ways to achieve this goal is creating the effective automated control systems. At the same time, such systems effective functioning is impossible without adequate mathematical models for control objects. Thus, the actual task of this study is to create the control object – a spray dryer -model-, which could be used in the control system. It was established that one of the main devices in the sodium tripolyphosphate production is a spray dryer in which the aqueous salts suspension is dried by flue gases. The obtained powdery product which is fed into the calcination furnace. The work investigated convective drying, where the material is in direct contact with the drying agent – furnace gas. To drying process control by the drying agent temperature. The existing works analysis showed that the mathematical model developing process of a spray dryer requires in-depth research into the physical nature of processes which taking object's operation’s various factors into account. The object presentation can be carried out with different approaches taking into account various important production factors, but at the same time it should be as close as possible to the nature of process. The development of the spray drying process model is carried out for regulation the moisture at the finished product. The beginning of the research is the structural and parametric diagram creation of a spray dryer taking into account all input and output values which allow to determine the control disturbance channels. A material balance based on the moisture and loose matter amount and a gas environment heat balance is compiled. The transfer functions component calculation is carried out using the Kramer method. The presented results of the research make it possible to build and analyse the spray dryer mathematical model taking into account the requirements for the substance moisture content be dried and the control process analysis by the drying agent temperature changing. The transient characteristics of the spray dryer by the disturbance and control channels, which are calculated and presented in the research make it possible to compare the control object behaviour with and without taking heat loss into the environment the assumptions into account.uk
dc.description.abstractotherПарадигма сталого розвитку, яка стає провідною у сучасному світі, включає у себе максимально ефективне використання матеріальних та енергетичних ресурсів у виробничих процесах. Одним зі шляхів досягнення такої мети є створення ефективних автоматизованих систем керування. У той же час, ефективне функціонування таких систем неможливе без адекватних математичних моделей об’єктів керування. Таким чином, актуальним завданням даного дослідження є створення моделі об’єкту – розпилювальної сушарки, яку можна було б використовувати в системі керування. Одним з основних апаратів у виробництві триполіфосфату натрію є розпилювальна сушарка, в якій водна суспензія солей осушується димовими газами. У роботі досліджено конвективне сушіння, коли матеріал безпосередньо контактує з сушильним агентом – пічним газом. Контролювати процес сушіння за температурою сушильної речовини. Під час розроблення математичних моделей прийнято ряд припущень, які дозволяються спростити математичний опис процесу. У той же час, математична модель роботі розробляється виходячи з розділених умов – для випадку коли втратами тепла від розпилювальної сушарки у навколишнє середовище нехтуємо та для випадку, коли втрата тепла у зовнішнє середовище пропорційна різниці температур між топковим газом в сушарці і зовнішнім середовищем. Початком дослідження є створення структурно-параметричної схеми розпилювальної сушарки з урахуванням усіх вхідних і вихідних величин, що дозволяє визначити канали збурень керування. Складається матеріальний баланс за кількістю вологи і сипучих речовин і тепловий баланс газового середовища. Оскільки метою розроблених моделей є їх використання для вирішення задач керування, у роботі виконано повний шлях перетворень моделей для одержання передатних функцій за каналами керування та збурення, а саме лінеаризація, перетворення за Лапласом, одержання канонічного виду тощо. Розрахунок компоненти передатних функцій здійснюється методом Крамера. На фінальному етапі дослідження одержано та порівняно перехідні характеристики за каналами керування та збурення для систем керування, які будуть працювати на основі розроблених моделей. Одержано чотири перехідні характеристики: за каналом керування з врахуванням припущення про втрату тепла у навколишнє середовище і без врахування, та за каналом збурення за тих самих припущень. Наведені результати дослідження дають змогу побудувати та проаналізувати математичну модель розпилювальної сушарки з урахуванням вимог до вологості речовини, що висушується, та аналізу процесу керування зміною температури сушильного агенту. Перехідні характеристики розпилювальної сушарки за каналами збурення та керування, які розраховані та представлені в дослідженні, дають змогу порівняти поведінку об’єкта керування з урахуванням і без втрат тепла в навколишнє середовище.uk
dc.format.pagerangePp. 52-62uk
dc.identifier.citationSytnikov, O. Development of a spray dryer’s mathematical model for control tasks / Oleksii Sytnikov, Denys Skladannyy, Kostiantyn Sokolov // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2023. – № 3 (22). – С. 52-62. – Бібліогр.: 12 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2023.288249
dc.identifier.issn2617-9741 (Print)
dc.identifier.issn2664-1763 (Online)
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/62698
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 3 (22)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectenergy efficiencyuk
dc.subjectspray dryeruk
dc.subjectmathematical modeluk
dc.subjectcanonical formuk
dc.subjectlinearized equationuk
dc.subjectенергоефективністьuk
dc.subjectрозпилювальна сушаркаuk
dc.subjectматематична модельuk
dc.subjectканонічний виглядuk
dc.subjectлінеаризоване рівнянняuk
dc.subject.udc664.9.047uk
dc.titleDevelopment of a spray dryer’s mathematical model for control tasksuk
dc.title.alternativeРозроблення математичної моделі розпилювальної сушарки для задач керуванняuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
288249-665292-1-10-20230930.pdf
Розмір:
983.21 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 3 (22)