luni , 17 decembrie 2018
roen

Art. 08 – Vol. 21 – Nr. 1 – 2011

Modelarea şi simularea unui sistem cu rezervoare folosit la neutralizarea pH-ului apei uzate

Delia Mihaela Rădulescu
delia.mihaela2010@gmail.com
Universitatea Politehnica Bucureşti

Rezumat: În articol se descrie un model al procesului de neutralizare a pH-ului în reactoare cu rezervoare cu agitare continuă. Se prezintă un scurt istoric al modelării procesului, diagrama schematică a procesului de neutralizare a    pH-ului şi modelul procesului. Modelul procesului este apoi construit şi rezolvat cu ajutorul software Matlab, componenta Simulink.

Cuvinte cheie: modelare, simulare, neutralizare pH, reactor.

Introducere: Controlul nivelului de lichid în rezervoare şi a debitului lichidelor care circulă între rezervoare este o problemă de bază în procesele industriale. Procesele industriale au nevoie de lichide ca să fie pompate, depozitate în rezervoare, apoi pompate eventual într-un alt rezervor. De multe ori lichidele vor fi prelucrate prin tratament chimic sau amestecare, dar întotdeauna nivelul de fluid din rezervor trebuie să fie controlat, iar debitul dintre rezervoare trebuie să fie reglementat. De multe ori rezervoarele sunt legate iar nivelurile de lichid interacţionează şi acest lucru trebuie controlat.

Industrii importante unde nivelul lichidului şi controlul debitului sunt esenţiale includ:

  • Industriile petro-chimice;
  • Industriile de fabricare a hârtiei;
  • Industriile de tratare a apei.

Un exemplu de utilizare a sistemelor cu rezervoare este în neutralizarea pH-ului apei uzate.

Controlul pH-ului apare într-o gamă largă de industrii, ce includ tratamentul apelor uzate, cum ar fi biotehnologia, procesele farmaceutice şi de prelucrare chimică. Obiectivul general în acest control este de a menţine valoarea pH-ului dintr-un lichid la un anumit nivel, nivel ce poate fi important comparativ cu cerinţe sau standarde de calitate a mediului.

În secţiunea a doua a lucrării se descrie un model al procesului de neutralizare a pH-ului în reactoare cu rezervoare cu agitare continuă. Se prezintă un scurt istoric al modelării procesului, diagrama schematică a procesului de neutralizare a pH-ului,  modelul procesului. Modelul este construit în Simulink – Matlab şi rezolvat. Sunt prezentate rezultatele simulării realizate.

Vizualizează articolul complet

Concluzii: Problema modelării procesului de neutralizare a pH-ului în reactoare cu rezervoare cu agitare continuă este o problemă importantă, de actualitate în special în domeniul poluării mediului. O dezvoltare durabilă presupune controlul poluării mediului relativ la o creştere economică. Folosirea unor instrumente software complexe cum este Simulink componentă a Matlab este de un real ajutor în validarea comportării procesului simulat, obţinerii de grafice ale variaţiei nivelului de pH. Modelul prezentat este pentru un volum mic al rezervorului reactor agitat. Problema este deschisă atunci când volumul creşte şi este mult mai dificil de îndepărtat influenţa incertitudinilor asupra răspunsului dinamic al procesului.

BIBLIOGRAFIE:

  1. GUSTAFSSON, T. K.; K. V. WALLER. Dynamic modeling and reaction invariant control of pH, Chemical Engineering Science, Vol. 38, No. 3, 1983, pp. 389-398.
  2. GUSTAFSSON, T. K. Calculation of the pH value of a mixture solutions – an illustration of the use of chemical reaction invariants, Chemical Engineering Science, Vol. 37, No. 9, 1982, pp. 1419-1421.
  3. HENSON, M. A.; D. E. SEBORG. Adaptive nonlinear control of a pH neutralization process, Control Systems Technology, IEEE Transactions, Vol. 2, No. 3, 1994, pp. 169-182.
  4. KELKAR, B.; B. POSTLETHWAITE. Fuzzy-model based pH control, IEEE International Conference on Fuzzy Systems, Vol. 1, 1994, pp. 661-666.
  5. MCAVOY, T. J.; E. HSU; S. LOWENTHALS. Dynamics of pH in controlled stirred tank reactor, Eng. Chem. Process Des Develop, Vol. 11, No. 1, 1972, pp. 68-78.
  6. MWEMBESHI, M. M.; C. A. KENT; S. SALHI. An approach to robust and flexible modelling and control of pH in reactors, Chemical Engineering Research and Design, Vol. 79, No. 3, 2001, pp. 323-334.
  7. MWEMBESHI, M. M.; C. A. KENT; S. Flexible on-line Modeling and Control of pH in Waste Neutralization Reactors, Chemical Engineering & Technology, Volume 27, Issue 2, 2004, pp. 130-138.
  8. NIE, J.; A. P. LOH; C. C. HANG. Modeling pH neutralization processes using fuzzy-neural approaches, Fuzzy Sets and Systems, Vol. 78, No. 1, 1996, pp. 5-22.
  9. SHINSKEY, F. G. pH and pIon Control in Process and Waste Streams, John Wiley & Sons, New York, 1973.
  10. WRIGHT, R. A.; C. KRAVARIS. Nonlinear control of pH processes using the strong acid equivalent,  Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol. 30, No. 7, 1991, pp. 1561-1572.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.