Научная статья на тему 'ДОСЛіДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ ПОЛіСАХАРИДіВ'

ДОСЛіДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ ПОЛіСАХАРИДіВ Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
61
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
ScienceRise
Область наук
Ключевые слова
РОТОРНО-ДИСКОВИЙ ПЛіВКОВИЙ ВИПАРНИЙ АПАРАТ / ПОЛіСАХАРИДИ / МАЛЬТОДЕКСТРИН / РОЗЧИН / КОНЦЕНТРАЦіЯ / ГУСТИНА / В'ЯЗКіСТЬ / ROTARY-DISK TAPE EVAPORATIVE APPARATUS / POLYSACCHARIDES / MALTODEXTRIN / SOLUTION / CONCENTRATION / DEN-

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Ружинська Л. І., Булах Н. М.

Отримані експериментальні дані залежностей густини та в’язкості розчинів мальтодекстрину від температури, необхідні для розрахунку апаратів для концентрування розчинів при проектуванні нового та модернізації існуючого промислового устаткування. Визначена рівноважна концентрація розчинів мальтодекстрину.Побудована та розв’язана математична модель розчинення полісахаридів в роторно-дисковому плівковому випарному апараті. Отримана схема, яка відображає градієнт концентрацій в пристінному до диску шарі розчиненої речовини

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Experimental data of dependence of density and viscosity of maltodextrin solutions from temperature which is necessary for evaporative apparatus calculation to projection and modernization of industrial arrangement are received. Equilibrium concentration of maltodextrin solutions is determined.Mathematic model of polysaccharide dissolution in rotary-disk tape evaporative apparatus is calculated and constructed. The scheme that demonstrate gradient of concentration in the near-wall layer of soluble substance is received

Текст научной работы на тему «ДОСЛіДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ ПОЛіСАХАРИДіВ»

Литература

1. Ukrmap украинские учебники [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://ukrmap.su/ru-g8/890.html

2. Newsru Надежды на "Тритона" практически нет [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.com/ russia/06oct2001/hopejxiton.html

3. Petrimazepa 2001 г. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://petrimazepa.com/ua/not-us.html/

4. Newsru Россия может изменить систему экспорта алмазов [Электронный ресурс] / доступно по адресу: http://www.newsru.com/finance/02oct2001/gohran.html /

5. Newsru Якутия обвиняет De Beers в занижении цен на алмазы [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://palm.newsru.com/finance/030ct2001/debeers.html/

6. Newsru De Beers и "АЛРОСА" подписали новое торговое соглашение [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.newsru.com/finance/17Dec2001/almazy.html/

7. Михайлов, В. И. Причины сероводородного заражения водных объектов и опасность отравления этим газом [Текст] / В. И. Михайлов, А. Б. Капочкина, Б. Б. Ка-почкин // Морской гидрофизический институт НАН Украины, сборник научных трудов Системы контроля окружающей среды. - 2011. - Вып. 15. - С. 323-327.

8. Михайлов, В. И. Взаимодействие в системе Литосфера - Гидросфера [Текст] / В. И. Михайлов, А. Б. Капочкина, Б. Б. Капочкин. - Астропринт. Одесса, 2010. - 153 c.

9. Гладких, I. I. Формування погодних умов в морських та прибережних районах [Текст]: монографiя / I. I. Гладких, Б. Б. Капочкн, Н. В. Кучеренко, В. В. Шсо-водський. - Одеса: Зовншрекламсервю, 2007. - 142 с.

10. Конкин, В. В. Классификация апвеллингов по признаку влияющих факторов [Текст]: междунар. науч. конф./ В. В. Конкин, Б. Б. Капочкин, Н. В. Кучеренко, В. В. Лисоводский // Фундаментальные исследования важнейших проблем естественных наук на основе интеграционных процессов в образовании и науке. - Севастополь, 2006 - С. 26.

11. Ловенкова, Е. А. Климатические характеристики апвеллинга у побережья Крыма и их изменчивость [Текст] /

Е. А. Ловенкова, А. Б. Полонский // Метеорология и гидрология. - 2005. - № 5. - С. 44-52.

References

1. Ukrmap Ukrainian textbooks. Available at: http://ukrmap.su/ru-g8/890.html/

2. Newsru Hopes for a "Triton" virtually none. Available at: http: //www.com/russia/06oct2001/hope_triton.html/

3. Petrimazepa 2001. Available at: http://petrimazepa. com/ua/not-us.html/

4. Newsru Russia can change the system of diamond exports. Available at: http://www.newsru.com/finance/02oct 2001/gohran.html/

5. Newsru Yakutia accuses De Beers in depressed prices for diamonds. Available at: http://palm.newsru.com/finance/ 030ct2001/debeers.html/

6. Newsru De Beers and "ALROSA" signed a new trade agreement. Available at: http://www.newsru.com/finance/ 17Dec2001 /almazy.html/

7. Mikhaylov, V., Kapochkina, A., Kapochkin, B. (2011). Causes of hydrogen sulphide contamination water objects and toxic hazard by this gas. Marine hydrophysical institute of NAS of Ukraine, collection of scientific papers Environmental Management Systems, 15, 323-327.

8. Mikhaylov, V., Kapochkina, A., Kapochkin, B. (2010). Interaction in the lithosphere - hydrosphere. Astroprint. Odessa, 153.

9. Gladkikh, I., Kapochkin, B., Kucherenko, N., Li-sovodskyy, V. (2007). Formation weather conditions in marine and coastal areas Monograph. Odessa: Zovnishreklam-servis, 142.

10. Konkin, V., Kapochkin, B., Kucherenko, N., Li-sovodsky, V. (2006). Classification of upwelling on the basis of the influencing factors. Fundamental research on crucial problems of the natural sciences on the basis of integration processes education and Science: int. scientific. Sevastopol, 26.

11. Lovenkova, E., Polonsky, A. (2005). Climatic characteristics of upwelling off the coast of the Crimea and their variability. Meteorology and Hydrology, 5, 44-52.

Дата надходження рукопису 16.03.2015

Капочкина Маргарита Борисовна, научный сотрудник, научно-исследовательский центр, воинская часть А1113 МО Украины, ул. Фонтанская дорога, 4, г. Одесса, Украина, 65009 E-mail: margo-92@ukr.net

Зорин Вячеслав Юрьевич, начальник управления научно-исследовательского центра, Воинская часть А1113 МО Украины, ул. Фонтанская дорога, 4, г. Одесса, Украина, 65009

УДК 532.73-3

DOI: 10.15587/2313-8416.2015.40619

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ ПОЛ1САХАРИД1В © Л. I. Ружинська, Н. М. Булах

Отримаш експериментальш дат залежностей густини та e^3Kocmi po34UHie мальтодекстрину eid температури, Heo6xidmi для розрахунку апаратiв для концентрування розчинiв при проектуванш нового та модертзаци кнуючого промислового устаткування. Визначена рiвноважна концентрацiя розчинiв мальтодекстрину.

Побудована та розв'язана математична модель розчинення nолiсахаридiв в роторно-дисковому плiвко-вому випарному апаратi. Отримана схема, яка вiдображаe градieнт концентрацш в пристiнному до диску шарi розчинено'1 речовини

Ключовi слова: роторно-дисковий плiвковий випарний апарат, полкахариди, мальтодекстрин, розчин, концентрацiя, густина, в'язюсть

Experimental data of dependence of density and viscosity of maltodextrin solutions from temperature which is necessary for evaporative apparatus calculation to projection and modernization of industrial arrangement are received. Equilibrium concentration of maltodextrin solutions is determined.

Mathematic model of polysaccharide dissolution in rotary-disk tape evaporative apparatus is calculated and constructed. The scheme that demonstrate gradient of concentration in the near-wall layer of soluble substance is received

Keywords: rotary-disk tape evaporative apparatus, polysaccharides, maltodextrin, solution, concentration, density, viscosity

1. Вступ

У виробнищга мальтодекстришв тсля проведения процеав бюсинтезу необхвдно виконати тех-нолопчш операцп, пов'язанi з концентруванням i зневодненням цiльового продукту. Сьогодш такi процеси проводять в роторно-плiвкових випарних апаратах, що працюють тд вакуумом. Попри велику iнтенсивнiсть процесу необхiднiсть шдтримання вакууму пов'язана з труднощами забезпечення герме-тичносп з'еднань апарату, а також з високими енер-говитратами на шдтримання вакууму.

На наш погляд бшьш перспективним е за-стосування роторно-дискового плiвкового випарного апарату. Введення в експлуатацш таких апаратiв гальмуеться ввдсутшстю шформацп про особливостi проведення процеав упарювання продуктiв бюсин-тезу, зокрема мальтодекстрину; а також даних про фiзичнi властивостi розчинiв, густину та в'язшсть, як1 впливають на пдродинашчну обстановку в апаратi.

2. Постановка проблеми

При використанш роторно-дискового плiвко-вого випарного апарату процес зневоднення скла-даеться з наступних стадiй:

1. Формування плiвки рвдини на поверхш диску при виходi останнього з робочого об'ему.

2. Тепловi процеси, що викликають випа-рювання рвдини з поверхнi плiвки.

3. Розчинення зневоднено! плiвки рвдини при контакп ii з робочим об'емом.

Апарат працюе циклiчно i безперервно, що зумовлюеться обертовим рухом дисков апарату. Це викликае багаторазове повторення вищезазначених операцiй [1].

Розмщеш на валу апарату диски приводиться в обертовий рух за допомогою приводу. Нижня ча-стина дисков, яка занурена в об'ем розчину, що кон-центруеться, при обертаннi захоплюе частину рщини (плiвку) i виносить ii в зону контакту з теплоноаем (стадiя 1). Вважаемо, що в процес теплообмiну вся к1льк1сть тепла йде на процес випарювання вологи з плiвки, при цьому поверхня диску не на^ваеться.

Для здiйснення необхщних процесiв теплома-сообмiну газоподiбний теплоносш направляеться в канали, що утворюються мiж паралельно розташова-ними дисками. Теплоносш напрямляеться в бiк про-тилежний до обертання дисков, що сприяе штенсив-ному тепломасообмiну (стадия 2).

Пройшовши зону контакту з теплоноаем, диски знову занурюються в об'ем. При цьому зневодне-на плiвка рiдини на диску розчиняеться i переходить в робочий об'ем (стащя 3).

У разi виникнення перегрiву (вище 40 °С) рвдини, що концентруеться, ввдбуваеться подача холодного теплонос^я (вода) в теплообмшну сорочку апарату. Встановлена мiж рiдиною та теплоносiем перегородка запобтае винесенню об'ему рвдини, що концентруеться в газопровщ при високих швидко-стях теплоносiя (бiльше 10 м/с) [2].

3. Лггературний огляд

Для вивчення процесу зневоднення у ви-щеописаному апаратi вже було розглянуто двi стади процесу.

Формування плiвки рщини на поверхнi диску при виход його з робочого об'ему розглядаеться в робот [3]. Тепловi процеси, що викликають випарювання рвдини з поверхнi плiвки розглянул в роботi [4].

Отже для повного вивчення процеав, що вщбуваються в апарап, необхiдно розглянути процес розчинення зневоднено! плiвки рiдини при контакп И з робочим об'емом.

4. Побудова математичноТ моделi розчинення

Побудуемо розрахункову схему апарату. Враховуючи геометричну форму диску, обираемо цилiндричну систему координат. Початок координат розмiщуемо на перетиш осi обертання з пло-щиною диску.

Розрахункова схема апарату з одним диском, що обертаеться, зображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема кут1в диску Схема диску в розр1з1 зображена на рис. 2.

Рис. 2. Схема диску в розр1з1: 8РР - товщина шару розчинено! речовини, 5роз - товщина шару розчину в пристшному шар1

Площа елементарного сектору диску [5]:

df =

ttR2 dp ж a2 dp

=-dp

360 360 (sinp)2 360

R2--

(sinp)

. (1)

Елементарний сектор диску апарату зображе-ний на рис. 3.

Рис. 3. Площа елементарного сектору розчинено! речовини, що утворюеться при першому проход1

але

Шар зневодненого продукту

dV = öpp df, öpp = f (?).

(2)

(3)

оск1льки при проходженш диску з1 зб1льшенням p розчиняеться 8РР.

Пристшний шар розчину продукту:

SPG3 = f2 (С)-

(4)

Нехай розчинення зневодненого продукту вщбуваеться р1вном1рно з уае! поверхш елементарного сектора. Тод1 в результат! розчинення товщина шару зневодненого продукту буде зм1нюватись в процеа обертання диску у розчиш Розчинений продукт переходить у пристшний шар, зб1льшуючи кон-центрацш розчину в ньому.

Змша концентрацй' розчину впливае на густи-ну, в'язк1сть та шш1 властивосп розчину, а, отже, i на пдродинашку руху в пристшному шарi.

Складаемо рiвняння матерiального балансу для зневодненого шару. При рус диску з положення, що ввдповщае перерiзу КК1 у положення ЬЦ маса зневодненого продукту змшюеться на величину:

dM,

_pPP • döpp (p)• dp-df

dp

(5)

з одного боку. При цьому маса розчинено! речовини змшюеться. Маса елементарного об'ему:

dMpp = dm + dm dz, dr

тодi змiна маси на цiй дiлянцi:

(6)

dMt = dm-f dm + dmdr\ = -dmdr. (7) ^ dr J dr

Ця маса зневодненого продукту переходить в пристшний шар розчину шляхом масовщдачг

dM2 = ß-(c * -c)-ds • dr. (8)

Отже, прирiвнюючи dMl = dM2, отримаемо:

- dmdr = ß-( c * -c )• ds-dr. dr

- dm = ß (c * -c) • ds dr v '

Осшльки ds не залежить ввд часу:

Ppp -d8pt

dr

Ppp ' döpp

dr

Осшльки r = —, то

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ю

ds = ß-(c * -c) • ds, = ß • (c * -c)-

(9) (10)

(11) (12)

döpp dp döp

•a.

dp dr dp Остаточно записуемо:

appp•ö = ß( c * -c)-dp

(13)

(14)

Стльно з законом молекулярно! дифузп:

dL = D ( le

dp ( dz

(15)

Наведет р1вняння (14)—(15) можна розв'язати методом шнцевих р1зниць за допомогою пакету про-грами MathCad 14.

Для розв'язання математично1 модел необхвдт значення величин, як1 характеризують ф1зичн1 умови однозначности а також граничн умови, а саме граничну концентрацш розчинено1 речовини в розчиш срр, ïï гу-стину р та в'язшсть v , як1 в лггератур1 ввдсутт. Врахо-вуючи вплив цих властивостей на протшання вищеза-значених процеав необх1дно дослвдити дат залежносп.

З шею метою проведет експериментальш до-слщження залежностей густини i в'язкосп в1д кон-центрацiï розчину та температури за методикою, наведеною в лiтературi [6], а також визначена рiвно-важна концентрацiя мальтодекстрину в розчиш

5. Дослiдження властивостей розчишв мальтодекстрину

Дослвдження проводились для розчишв мальтодекстрину рiзних концентрацш (вщ ср=0,05 до ср=0,4 кг/кг розчину) при температурах 20, 30 та 40 оС. Для дослвдження в'язкосп розчинiв викори-стовуються лабораторш пристроï - вiскозиметри, а саме лабораторний кашлярний вiскозиметр з дiамет-ром капiляра - 0,86 мм.

6. Аналiз результа^в експериментiв

В результата дослiдiв було отримано шнема-тичну в'язк1сть розчинiв мальтодекстрину, яка коли-ваеться в межах вщ v=2,2 •Ю-6 м2/с (при t=40 оС, ср=0,05 кг/кг розчину) до v=7,8 •Ю-5 м2/с (при t=20 оС, ср=0,4 кг/кг розчину).

Отримаш даш зображенi на рис. 4.

Результата визначення густини i динашчно1 в'язкостi розчинiв рiзних концентрацiй наведет в табл. 1.

Таблиця 1

Властивостi дослвджуваних розчинiв при t=20 оС

Концентращя розчину срозч, кг/кг розчину Густина розчину Ррозч , кг/м3 Динамiчна в'язшсть и розч - Па" с

0,05 1010 0,0031

0,1 1031 0,0043

0,2 1053 0,0096

0,3 1136 0,0318

0,4 1220 0,0952

Рис. 4. Кшематична в'язк1сть розчинiв мальтодекстрину

Осшльки динамiчна в'язкiсть даних розчинiв незначно змшюеться з пiдвищенням температури на 10 оС, не будемо наводити ïï для шших тем -ператур.

Також визначена рiвноважна концентращя розчину мальтодекстрину при t=20 оС. Вона дорiв-

нюе с=0,48 кг/кг.

5. Апробащя результатiв досл1дження

Для знаходження розв'язку математичноï модели тобто градieнту концентрацiй, необх1дно зада-тися наступними початковими даними:

- температура t=20 оС,

- товщина пристiнного шару ôp = 2,5 • 10-4,

- рiвноважна концентрацiя с*=0,48 кг/кг,

- концентрашя розчину c = 0,05 кг / кг,

- коефщент масовiддачi ß = 2 • 10-4 м2 / с,

- частота обертання диску ю = 1/6 с-1,

- густина розчиненоï речовини pPP=1000 кг/м3,

- густина розчину рр = 1010 кг / м3,

- шнематична в'язкiсть розчину vp = 3,1 •Ю-6 М/с,

- кут занурення диску в рщину = 0°,

- кут виходу диску з рвдини фк = 180°,

- радус диску R = 0,05 м .

Враховуючи початковi та граничш умови, за допомогю макету MathCad 14 методом шнцевих рiз-ниць отримано розв'язок даного рiвняння.

Результатом розв'язку рiвняння е градieнт концентрацш по поверхш диску в залежносп вщ ко-ординати р i координати ф. Використовуючи закон перетворення координат ввд цилiндричних до декар-тових побудовано поверхню розподiлу концентрацш по диску (рис. 5, а, б).

6. Висновки

Отриманi експериментальнi даш залежностей густини та в'язкостi розчишв мальтодекстрину вiд температури, необхiднi для розрахунку апаратiв для концентрування розчишв при проектуванш нового та модершзацп iснуючого промислового устаткування.

Побудована та розв'язана математична модель розчинення полiсахаридiв в роторно-дисковому плiвковому випарному апарал. В результатi ро-зрахунк1в була отримана схема, що ввдображае гращент концентрацiй в пристiнному до диску шарi (5роз на рисунку 3) при розчиненш зневоднено! плiвки матерiалу, яка при попередньому циклi була висушена за допомогою гарячого повиря. Отже, кон-центрацiя в пристшному шарi розчину збiльшуеться зi зб№шенням кута ф, тобто по мiрi розчинення шару 5рр.

Проведет дослщження та розрахунки дають можливють визначити розмiри апарату та робочих

дисшв. Продуктивнiсть апарату можна зб№шувати шляхом збiльшення роз-мiрiв або кшькосп дискiв. Попереднi розрахунки [3] показують, що зi збшь-шенням дiаметру дисков зростае товщина плiвки рвдини на виходi з розчи-ну, що негативно впливае на трива-лють розчинення. Отже збшьшення кiлькостi дисков доцiльнiше для шген-сифiкацii процесу концентрування.

Лiтература

1. Установка для концентрування термолабшьних рщин [Текст] тези доп. наук.-практ. конф. / вщп. ред. Н. М. 1лля-шенко. - Кшв: ВПК «Полггехнжа», 2014. - 137 с.

2. Пристрш для зневоднення розчишв термолабшьних речовин. Патент Украши № U201403472. МПК B01D 1/22 [Текст] / Ружинська Л. I., Костик С. I, 1л-ляшенко Н. М., Фесенко С. В. - заявл. 04.04.2014., опубл. 10.09.2014. Бюл. № 17. - 5 с.

3. Ободович, А. Н. Математическая модель определения толщины пограничного слоя нарастающего на поверхности вращающегося диска частично погруженного в жидкость и обдуваемого газовым теплоносителем [Текст] / А. Н. Ободович, Л. И. Ружинская, С. И. Костик // Пром. Теплотехника. Термодинамика и процессы переноса. - 2014. - Т. 36. № 2. - С. 86-92.

4. Математичекая модель распределения температур по поверхности диска частично погруженного в жидкость и обдуваемого газовым теплоносителем [Текст]: тези доп. наук.-практ. конф. / вщп. ред. С. I. Костик. - Sheffield: Science and education LTD, 2014. - 57 с.

5. Пленочная тепло- и массообмен-ная апаратура. Процессы и аппараты химической и нефтехимической тех-нологии [Текст] / под ред. В. М. Оле-вского. - М.: Химия, 1988. - 240 с.

6. Фiзична хiмiя: Термодинамжа. Фазовi ршноваги та розчини. Метод. вказь вки до лабораторних робгт для студенпв

напряму тдготовки 6.051301 «Хiмiчна технологш» вах форм навчання [Текст] / Уклад.: Г. А. Рудницька, Т. А. Ка-менська, Т. В. Юрсенко. - К.: НТУУ «КП1», 2009. - 64 с.

References

1. Illyashenko, N. M., Ruzhinska, L. I., Kostyk, S. I. (2014) Arrangement for thermolabile liquid concentration 2014 Annual intern. conf., 137.

2. Illyashenko, N. M., Ruzhinska, L. I., Kostyk, S. I. (2014). Apparatus for thermolabile liquid solution dehydration. Patent of Ukraine for useful model. B01D 1/22 № U201403472; declared 04.04.2014; published 10.09.2014, № 17.

3. Obodovych, A. N., Ruzhinska, L. I., Kostyk, S. I. (2014). Matematicheskaja model opredelenija tolschiny pogra-nichnogo sloya narastajuschego na poverhnosti vraschausche-gosja diska chastichno pogruzhennogo v jidkost y ob-duvaemogo gazovym teplonositelem. Promyshlennaya tep-lotehnika, 2, 86-92.

4. Illyashenko, N. M., Ruzhinska, L. I., Kostyk, S. I. (2014). Matematicheskaja model raspredelenija temperatur po

poverhnosti diska chastichno pogruzhennogo v jidkost y ob-duvaemogo gazovym teplonositelem. 2014 Annual International Conference «Trends of modern science - 2014», 57-59.

5. Olevsky, V. M. (Ed.) (1988) Plenochnaya teplo- I massoobmennaya aparatura. Processy I apparaty himicheskoy I neftehimicheskoy tehnologii [Heat and masstransfer tapical arrangement. Processes and apparatus of chemical and petrochemical technologies]. Moscow: Chemistry, 240.

6. Rudnytska, G. A., Kamensky, T. A., Kirsenko, T. V. (2009). Fizichna himija: Termodinamika. Fazovi rivnovagy ta rozchiny. Method. vkazivki do laboratornih robit dlya studentiv naprjamu pidgotovky 6.051301 "Himichna tehnoloigija" [Physical Chemistry: Thermodynamics. Phase equilibria and solutions. Methodical instructions for laboratory work for students training direction 6.051301 "Chemical Engineering" for all forms of education]. Kyiv: NTTU "KPI", 64.

Рекомендовано до публтаци д-р техн. наук Мельник В. М.

Дата надходженнярукопису 27.03.2015

Ружинська Людмила 1вашвна, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра бютехшки та шженери, На-цюнальний техшчний ушверситет Украши «Кшвський полiтехнiчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Кшв, Украша, 03056 E-mail: ruzhli@ukr.net

Булах Ната™ МиколаТвна, кафедра бютехшки та шженери, Нацюнальний техшчний ушверситет Украши «Кшвський полiтехнiчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Кшв, Украша, 03056 E-mail:stelladinatale@mail.ru

УДК 622.691.4

DOI: 10.15587/2313-8416.2015.41387

ОПТИМ1ЗАЦ1Я ОСНОВНИХ ПАРАМЕТР1В ЦИКЛ1ЧНО1 ЕКСПЛУАТАЦП П1ДЗЕМНИХ ГАЗОСХОВИЩ

© В. О. Заець, Д. Ф. Тимк1в, М. В. Кри\1вський

У дант роботi вирШуеться проблема оптим1зацИ технологiчних параметрiв ци^чноИ експлуатаци пi-дземних сховищ газу в газовому режимi. Для цього визначена цшьова функщя, що виражае неохiдну по-тужнкть компресорно'1' станцИ для нагнтання газу в сховище. Мiнiмiзацiя ii дозволить знайти необ-хiднi технологiчнi параметри, наприклад, витрату та пластовий тиск, що змтюються в часi. Обме-ження та цшьова функщя приведен до лiнiйного вигляду. Розв'язування задачi виконано симплекс-методом

Ключовi слова: тдземне сховище газу, оптимiзацiя, симплекс-метод, математична модель, компресор-на станщя

The problem of optimization ofprocess parameters of cyclic operation of underground gas storages in gas mode is determined in the article. The target function is defined, expressing necessary capacity of compressor station for gas injection in the storage. Its minimization will find the necessary technological parameters, such as flow and reservoir pressure change over time. Limitations and target function are reduced to a linear form. Solution of problems is made by the simplex method

Keywords: underground gas storage, optimization, simplex method, mathematical model, compressor station

1. Вступ

Шдземш сховища газу (ПСГ) використовують для регулювання сезонно! нерiвномiрностi його спо-живання, забезпечення транзиту, виршення стратегь чних завдань у разi екстремальних ситуацш та шших валивих цшей. Збшьшення числа дшчих ПСГ та зро-стання !х ролi в газопостачанш споживачiв вимагае оперативного регулювання й оптишзацд параметрiв експлуатаци штучних газових покладiв. ПСГ являе собою складний комплекс функцюнально пов'язаних систем наземного та шдземного обладнання, що пра-цюе в циклiчному режимi при збереженнi необхвдно-го обсягу буферного об'ему. Актуальною е задача математичного моделювання оптишзацд, яка дозво-ляе оптимiзувати так1 показники: обсяг газу, що вщ-бираеться за сезон; необхвдне число експлуатацiйних скважин; загальна витрата газу або тиск. Зважаючи

на складшсть фiзико-хiмiчних процесiв, що ввдбува-ються в пластi-колекторi, е значна неоднозначнiсть штерпретацп даних газодинамiчних дослвджень, оде-ржуваних в умовах значно! невизначеностi.

Для цих цiлей може бути використана математична модель ошгашзацп, яка дозволяе оптимiзувати так1 показники: обсяг газу, що ввдбираеться за сезон; необхщне число експлуатацшних скважин; загальна витрата газу або тиск. При цьому економiчними кри-терiями ефективностi обранi мiнiмальний буферний об'ем газу, вартють зберiгання газу, експлуатацшш витрати.

Аналiз процесiв, що ввдбуваються при експлуатаци пласта-колектора та свердловинного обладнання в умовах неповноти геолого-промислово! шформацп, показуе необхщнють розробки моделей, що по можливосп враховують комплекс осно-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.