Применение метода крутого восхождения в процессе абсорбции кислорода

Abstract

Излагается математическая модель процесса массопередачи кислорода для проведения полного факторного эксперимента. На основе этой модели выполнили крутое восхождение и приблизились к почти оптимальной области.

Вибір оптимальних умов проведення процесів абсорбції кисню рідиною здійснений за методом крутого сходження. Для цього побудована матриця планування експерименту. Кількість проб у матриці вісім. Кількість факторів, що впливають на процес абсорбції, три: температура, С, об'єм повітря, що надходить у реактор, л/хв., оберти мішалки, XB. '. Були враховані і можливі парні взаємодії між основними факторами. Експеримент проводили на лабораторному реакторі. У кожному досліді визначали об'ємний коефіцієнт масообміну кисню по сульфітному методу. В основі методу лежить окиснення сульфіту киснем повітря у присутності каталізатора та іонів міді. Перевірка гіпотези про нормальний закон розподілу помилок експерименту проводили по УУ - критерію. За підсумками чотирьох проведених дослідів виявилося, що усі випадкові помилки підкорюються нормальному закону Гауса. Після виконання факторного експерименту розраховані коефіцієнти регресії за методом найменших квадратів. Коефіцієнти регресії порівнювали з табличними значеннями критерію Стьюдента. Виявилося, що усі коефіцієнти рівняння регресії значимі, а коефіцієнти при парних взаємодіях не значимі. Складено лінійне рівняння регресії з трьома факторами. Її перевірка на адекватність за критерієм Фішера показала на значимість процесу абсорбції кисню. На основі лінійного рівняння регресії (моделі процесу) була здійснена оптимізація об'єкту дослідження за методом крутого сходження. Центр плану та його фактори залишили ті ж самі. Розрахували кроки по трьом факторам та провели експеримент по чотирьом строкам плану. Результати проведених дослідів виявилися ефективними, У порівнянні з середньою величиною об'ємного коефіцієнту масообміну, визначеному за повним факторним експериментом, цей коефіцієнт збільшився більш ніж на 50%. Отже, можливий подальший пошук оптимуму. За центр плану слід брати умови ефективного досліду №3. Розширити кількість факторів та ввести обмеження на них. Та після цього провести новий повний чи дрібний факторний експеримент.

The choice of optimal conditions for carrying out a process of absorption of oxygen by liquid is made by method of abrupt ascension. For this purpose the matrix of planning of an experiment was set up. The number of lines in a matrix is 8. The number of the factors influencing absorption process is 3: temperature, volume of the air coming into the reactor, l/min and turns of the mixer, min-1. Possible pair interactions between major factors have been also taken into account. The experiment was made on the laboratory reactor. In each experiment volume coefficient of а mass transfer of oxygen by a sulphitic method was determined. The check of a hypothesis concerning the normal law of distribution of errors of experiment on W- criterion was carried out. Four parallel experiments have shown that all random errors submit to the normal law of Gauss. After performance of a factorial experiment regression coefficients by a method of the smallest squares were calculated. Coefficients of regression were compared to tabular values of criterion by Styudent. It was determined that all coefficients of the equation of regression are significant, and coefficients at pair interactions are not significant. The linear equation of regression with three factors was worked out. Its check on adequacy by Fischer's criterion has indicated the importance of process of absorption of oxygen. On the basis of the linear equation of regression optimization of an object of a research on the method of abrupt ascension has been carried out. The results of the experiments led to the increase in volume of the coefficient of a mass transfer more than by 50%.