Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» Н.Н. Зиятдинов, Т.В. Лаптева, Д.А. Рыжов МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ CHEMCAD Учебно-методическое пособие Казань 2008 УДК 66.004 Составители: проф. <...> Д.А. Рыжов Математическое моделирование химико-технологических систем с использованием программы ChemCad: Учебно-методическое пособие / Казан. гос. технол. ун-т. <...> В пособии изложены основные сведения о моделирующей программе ChemCad (версия 5.6), предназначенной для решения задач исследования и проектирования химико-технологических процессов. <...> Задание параметров потоков питания и разрываемых потоков. <...> Выбор параметров сходимости для расчета схем с рециклами. <...> Контроллер прямого присвоения значения переменной технологической схемы. <...> Описание элементов палитры моделей оборудования Main Palette. <...> Общие сведения Программа ChemCad (версия 5.6) представляет собой инструментальные средства математического моделирования химико-технологических процессов для решения задач исследования и проектирования как химикотехнологических систем, так и отдельных аппаратов. <...> В описании работы с командами меню принята следующая терминология: “Выполнить команду File/New Job (Файл/Новое задание)”. <...> Команды меню File, служащие для создания, открытия, экспорта и импорта заданий описаны в п. <...> В зависимости от этапа моделирования ChemCad переключается в сопанели инструментов, либо используя меню Mode (Режим), которое содержит три команды: − Flowsheet (Технологическая схема) – соответствует режиму создания информационной блок-схемы технологического процесса; − Simulation (Моделирование) – соответствует режиму моделирования; − Main PFD (Основная диаграмма технологического процесса) – соответствует режиму создания диаграммы технологического процесса. <...> Вид и команды операционного меню <...>
Математическое_моделирование_химико-технологических_систем_с_использованием_программы_ChemCad.pdf
УДК 66.004
Составители: проф. Н.Н. Зиятдинов
доц. Т.В. Лаптева
асс. Д.А. Рыжов
Математическое моделирование химико-технологических систем с
использованием программы ChemCad: Учебно-методическое пособие /
Казан. гос. технол. ун-т. Сост.: Н.Н. Зиятдинов, Т.В. Лаптева, Д.А. Рыжов. –
Казань, 2008. – 160 с.
В пособии изложены основные сведения о моделирующей программе
ChemCad (версия 5.6), предназначенной для решения задач исследования и
проектирования химико-технологических процессов. Описаны основные
этапы моделирования и приемы работы с программой. Излагаемый материал
сопровождается упражнениями для его усвоения.
Предназначено для студентов, изучающих дисциплины «Системный анализ
ХТП и систем» специальности 240803, «Анализ ХТП с применением моделирующих
программ» специальности 220301.65, «Применение ЭВМ в инженерных
расчетах» направления 240400, а также магистрантов, аспирантов,
слушателей повышения квалификации, преподавателей и сотрудников, желающих
освоить методику работы с моделирующими программами.
Подготовлено на кафедре системотехники.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
государственного технологического университета.
Рецензенты проф. А.Г. Лаптев
проф. А.В. Клинов
©Зиятдинов Н.Н.,
Лаптева Т.В.,
Рыжов Д.А., 2008
©Казанский государственный
технологический университет, 2008
2
Стр.2
Содержание
1. Общие сведения.......................................................................................5
1.1. Загрузка и завершение работы с программой ChemCad..............5
1.2. Использование справочной системы ChemCad ............................6
1.3. Структура рабочего окна ChemCad ...............................................6
2.Моделирование технологического процесса ........................................8
2.1. Создание нового файла технологической схемы .........................8
2.2. Выбор технических размерностей.................................................9
2.3. Упражнение. Создание нового задания.......................................12
2.4. Выбор компонентов ......................................................................14
2.5. Упражнение. Выбор компонентов...............................................16
2.6. Выбор термодинамических моделей...........................................16
2.7. Упражнение. Выбор моделей расчета
термодинамических свойств смеси ............................................24
2.8. Построение технологической схемы...........................................25
2.9. Упражнение. Размещение пиктограмм
технологической схемы...............................................................28
2.10. Изображение потоков на технологической схеме....................29
2.11. Упражнение. Соединение пиктограмм
технологической схемы..............................................................29
2.12. Задание параметров потоков питания
и разрываемых потоков...............................................................30
2.13. Упражнение. Задание параметров потоков питания................32
2.14. Ввод параметров оборудования .................................................32
2.15. Упражнение. Ввод спецификаций аппаратов
технологической схемы...............................................................67
2.16. Выбор параметров сходимости для расчета
схем с рециклами..........................................................................71
2.17. Упражнение. Задание параметров сходимости ........................74
2.18. Запуск программы моделирования........................................... 75
2.19. Упражнение. Моделирование технологической схемы.......... 76
3. Интерактивный просмотр результатов............................................... 77
3.1. Просмотр с помощью меню Results (Результаты)..................... 77
3.2. Просмотр результатов с помощью меню Plot (График) ........... 80
3.3. Упражнение. Просмотр результатов расчета............................. 92
3.4. Составление отчета ...................................................................... 93
3.5. Упражнение. Формирование отчета ......................................... 101
4. Исследование чувствительности....................................................... 102
3
Стр.3
4.1. Формирование анализа чувствительности............................... 103
4.2. Выполнение анализа чувствительности................................... 104
4.3. Просмотр результатов анализа чувствительности ................. 105
4.4. Упражнение. Исследование чувствительности
технологической схемы............................................................. 106
5. Использование контроллеров............................................................ 108
5.1. Контроллер прямого присвоения значения
переменной технологической схемы....................................... 110
5.2. Контроллер подбора значения
переменной технологической схемы....................................... 111
5.3. Упражнение. Контроллер прямого присвоения
значения переменной ................................................................ 113
5.4. Упражнение. Контроллер подбора значения переменной...... 115
5.5. Упражнение. Контроллер подбора значения переменной...... 116
5.6. Упражнение. Моделирование ректификационной
колонны для разделения пропан-пропиленовой фракции..... 119
5.7. Упражнение. Моделирование установки получения
водно-гликолевого раствора гидратацией оксида этилена.... 123
6. Оптимизация стационарных режимов процессов............................ 131
6.1. Задание критерия оптимальности............................................. 133
6.2. Поисковые переменные ............................................................. 134
6.3. Ограничения на зависимые переменные процесса.................. 136
6.4. Настройка метода решения задачи оптимизации.................... 136
6.5. Решение задачи оптимизации.................................................... 137
6.6. Упражнение. Оптимизация режима работы пропанпропиленовой
колонны............................................................. 138
Библиографический список................................................................... 145
Приложения............................................................................................. 146
Приложение 1. Описание панели инструментов
рабочего окна ChemCad.................................................................... 146
Приложение 2. Описание элементов палитры моделей
оборудования Main Palette................................................................ 149
Приложение 3. Рекомендации по использованию моделей
расчета констант фазового равновесия
и моделей расчета энтальпии .......................................................... 157
4
Стр.4