Ekzotermik (ısı Yayan) Kimyasal Reaktörü Simüle Eden Bir Isıl Sistemin Dinamik Davranışının İncelenmesi

Abstract

Kimyasal reaktörler, kimyasal maddeler üreten bir kuruluşun en önemli cihazlarıdır. Bu reaktörler içinde ekzotermik ısı yayan reaktörlerde özel bir öneme sahiptirler. Çünkü ekzotermik kimyasal reaktörler kendi kendine dengeye gelemeyen (non-self regulating) cihazlardır. Sıcaklığın artması reaksiyonun ilerlemesine, reaksiyonun ilerlemesi de sıcaklığın artmasına neden olduğu için denge sıcaklığındaki çok küçük değişimler bile karasızlığa sebep olabilir. Bu nedenle ekzotermik bir kimyasal reaktörün sıcaklık değişimine uğradığında vereceği cevabın önceden bilinmesi pratik açıdan çok önemlidir. Muhtelif giriş değişkenlerine göre dinamik cevabın eldesi amacıyla dijital simülasyon yapmak kaçınılmazdır. Böyle bir dinamik simülasyonun yapılabilmesi için reaktörün dinamik parametreleri belirlenmelidir. Bu çalışmada ekzotermik kimyasal reaktörü fiziksel olarak simüle eden bir ısıl sistem oluşturulmuş ve bu ısıl sistemde basamak ve darbe testleri yapılarak reaktörün dinamik parametreleri tespit edilmiştir. Ayrıca, bu tespitlerden sonra reaktörün dijital simülasyonu yapılarak basamak, darbe ve sinüsoidal girişlere cevabı elde edilmiş, kararlılık şartları belirlenmiş ve kontrol edici tasarımı yapılmıştır.

Chemical reactors are the essential equipments of a plant producing chemicals. Exothermic reactors play a significant role among all. Exothermic chemical reactors are non-self regulating equipments that can balance themselves. Even a small variation in the equilibrium temperature causes instability, since an increase in the temperature proceeds the reaction and the progress of a reaction increases the temperature. Therefore, it is practically essential to foreknow the response of an exothermic chemical reactor to a possible temperature variation. It is necessary to perform digital simulations in order to obtain the dynamical response according to input variables. And thus dynamical parameters of the reactor should be determined. In this project a thermal system, which physically simulating the exothermic chemical reactor has been established and the dynamic parameters of this thermal system determined by applying various forcing functions. With the digital simulation of the reactor various response has been obtained against to step, impact and sinusoidal input and stability conditions have been determined and controller designed.