Tato diplomová práce se zabývá modelováním a simulací statických a dynamických charakteristik průtočného chemického reaktoru (anglicky Continuous Stirred Tank Reactor ? CSTR) s chlazením v plášti. Modelování a simulace jsou důleţité nástroje, které nám pomáhají při studiu chování systému. Matematický model vybraného reaktoru je popsán soustavou nelineárních obyčejných diferenciálních rovnic (ODR), které jsou řešeny numericky pomocí metody prosté iterace a Runge-Kuttových metod k numerickému řešení ODR. Simulační výsledky dokazují nelineární chování systému a mohou napomoci např. při volbě vhodného řídicího algoritmu. Nejvýznamnějším výstupem z praktické části je simulační program v MATLABU, vytvořený pomocí nástroje GUIde, který dovoluje provádět různé statické a dynamické analýzy reaktoru bez nutnosti změny programového kódu.
Annotation in English
This Master?s thesis is focused on modelling and simulation static and dynamic behaviour of Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) with jacket cooling. Modelling and simulation are important tools, which helps to study system behaviour. Mathematical model of the given reactor is described by the set of ordinary differential equations, which is solved using simple iterative method and Runge-Kutta methods. Simulation results prove nonlinear system behaviour. These results for example can help with choice of suitable control algorithm. One of the most important outputs of this Thesis practical part is the simulation program in MATLAB. This program, which is developed by the GUIde tool, enables to perform various simulations of static and dynamic behaviour of the given reactor without changes of the source code.
chemical reactor, CSTR, static analysis, dynamic analysis, MATLAB
Length of the covering note
60
Language
CZ
Annotation
Tato diplomová práce se zabývá modelováním a simulací statických a dynamických charakteristik průtočného chemického reaktoru (anglicky Continuous Stirred Tank Reactor ? CSTR) s chlazením v plášti. Modelování a simulace jsou důleţité nástroje, které nám pomáhají při studiu chování systému. Matematický model vybraného reaktoru je popsán soustavou nelineárních obyčejných diferenciálních rovnic (ODR), které jsou řešeny numericky pomocí metody prosté iterace a Runge-Kuttových metod k numerickému řešení ODR. Simulační výsledky dokazují nelineární chování systému a mohou napomoci např. při volbě vhodného řídicího algoritmu. Nejvýznamnějším výstupem z praktické části je simulační program v MATLABU, vytvořený pomocí nástroje GUIde, který dovoluje provádět různé statické a dynamické analýzy reaktoru bez nutnosti změny programového kódu.
Annotation in English
This Master?s thesis is focused on modelling and simulation static and dynamic behaviour of Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) with jacket cooling. Modelling and simulation are important tools, which helps to study system behaviour. Mathematical model of the given reactor is described by the set of ordinary differential equations, which is solved using simple iterative method and Runge-Kutta methods. Simulation results prove nonlinear system behaviour. These results for example can help with choice of suitable control algorithm. One of the most important outputs of this Thesis practical part is the simulation program in MATLAB. This program, which is developed by the GUIde tool, enables to perform various simulations of static and dynamic behaviour of the given reactor without changes of the source code.
chemical reactor, CSTR, static analysis, dynamic analysis, MATLAB
Research Plan
Najděte matematický model průtočného chemického reaktoru vhodný jako simulační příklad.
Proveďte statickou analýzu systému pro různé vstupní veličiny.
Proveďte dynamickou analýzu pro různé skoky vstupních veličin.
Sestavte simulační program v Matlabu pomocí GUI, který umožní provádět statickou a dynamickou analýzu pro různé vstupní veličiny bez nutnosti znalosti programovaní.
Vytvořte dokumentaci k ovládání programu.
Research Plan
Najděte matematický model průtočného chemického reaktoru vhodný jako simulační příklad.
Proveďte statickou analýzu systému pro různé vstupní veličiny.
Proveďte dynamickou analýzu pro různé skoky vstupních veličin.
Sestavte simulační program v Matlabu pomocí GUI, který umožní provádět statickou a dynamickou analýzu pro různé vstupní veličiny bez nutnosti znalosti programovaní.
Vytvořte dokumentaci k ovládání programu.
Recommended resources
FAUSETT, L. V. Numerical Methods: Algorithms and Applications. Prentice Hall; 2002, ISBN 0130314005.
BOHÁČ, Z., ČASTOVÁ, N.: Základní numerické metody. Skriptum VŠB-TUO, Ostrava 1997. ISBN 80-7078-975-1.
INGHAM, J., DUNN, I. J., HEINZLE, E., PŘENOSIL, J. E.: Chemical Engineering Dynamics. An Introduction to Modeling and Computer Simulation. Second, Completely Revised Edition, VCH Verlagsgesellshaft, Weinheim, 2000. ISBN 9783527307593.
LUYBEN, W.L.: Process modelling, simulation and control for chemical engineers. McGraw-Hill, New York, 1989. ISBN 0-07-039159-9.
GAO, R., O?DYWER, A., COYLE, E. 2002. A Non-linear PID Controller for CSTR Using Local Model Networks. Proc. of 4th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shanghai, P. R. China, 3278-3282
Recommended resources
FAUSETT, L. V. Numerical Methods: Algorithms and Applications. Prentice Hall; 2002, ISBN 0130314005.
BOHÁČ, Z., ČASTOVÁ, N.: Základní numerické metody. Skriptum VŠB-TUO, Ostrava 1997. ISBN 80-7078-975-1.
INGHAM, J., DUNN, I. J., HEINZLE, E., PŘENOSIL, J. E.: Chemical Engineering Dynamics. An Introduction to Modeling and Computer Simulation. Second, Completely Revised Edition, VCH Verlagsgesellshaft, Weinheim, 2000. ISBN 9783527307593.
LUYBEN, W.L.: Process modelling, simulation and control for chemical engineers. McGraw-Hill, New York, 1989. ISBN 0-07-039159-9.
GAO, R., O?DYWER, A., COYLE, E. 2002. A Non-linear PID Controller for CSTR Using Local Model Networks. Proc. of 4th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shanghai, P. R. China, 3278-3282
