Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Хіміко-технологічний факультет
Кафедра технології неорганічних речовин
та загальної хімічної технології
ЕЛЕКТРОННЕ НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ
Алгоритмізація і програмування науково-технічних розрахунків
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ
на тему «Багатоваріантні розрахунки технологічних процесів»
для студентів хіміко-технологічного факультету.
Спеціальності 8.05130101 «Хімічні технології неорганічних речовин»
Укладачі: А.Л. Концевой, канд. техн. наук, доцент
С.А. Концевой, канд. техн. наук, асистент.
Затверджено на засіданні кафедри ТНР та ЗХТ
Протокол № ___ від ___ травня 2012 р.
Зав. кафедри, професор
_______________Астрелін І.М.
2012
Вступ
Дисципліна вільного вибору студентів «Алгоритмізація і програмування науково-технічних розрахунків» призначена активувати застосування студентами персональних комп‘ютерів при виконанні технологічних розрахунків, зокрема, при виконанні курсового проекту з дисциплін «Хімічна технологія каталізаторів та каталітичних процесів» і «Технологія та обладнання одержання питної та технічної води». Поєднання знань студентів в програмуванні і ХТНР спрямовується на створення алгоритмів і програм конкретних хіміко-технологічних об‘єктів. Реалізацію алгоритмів і багатоваріантних розрахунків пропонується виконати в середовищі Excel або Mathcad.
Тематично розрахункова робота (РР) пов’язана з курсовим проектом з вищевказаних дисциплін, що виконується у 9 семестрі, і призначена для поглибленого багатоваріантного розрахунку за темою курсового проекту. У цій РР технологічні розрахунки (матеріальний, тепловий баланси і розрахунок реактору) або частина цих розрахунків (узгоджується з керівником) програмується в середовищі Excel або Mathcad. Програма, що розробляє студент, складається з 3-х частин: вихідні дані, розрахунок, отримані результати. Перевірка програми проводиться за даними контрольного розрахунку. Після цього реалізується багатоваріантний розрахунок з варіюванням вихідних даних в межах норм технологічного режиму (3 – 4 розрахунки). Результати в вигляді роздруківки та діаграм аналізуються з точки зору впливу вихідних параметрів, значення яких визначає технолог, на параметри потоків на виході з реактора або відділення. Робиться висновок про раціональні параметри процесу.
Принципи організації і програмування розрахунків в середовищах Excel і Mathcad надано в посібнику [1]. Зразки титульного листа і завдання надано в додатках А і Б.
Розрахунок матеріального балансу виробництва
Матеріальний баланс хіміко-технологічного процесу ґрунтується на законі збереження маси речовини. тобто маса введеної на кожній із стадій сировини дорівнює масі продуктів, відходів і втрат.
Матеріальний баланс складається з метою визначення витратних коефіцієнтів; для подальшого розрахунку і вибору технологічних реакторів і обладнання необхідної потужності; для наступного розрахунку теплового балансу.
Матеріальний баланс може розраховуватися для всього технологічного процесу, для окремих його стадій або для окремого реактора.
Можна складати матеріальний баланс на одну тону продукту, для довільної кількості основної сировини з наступним перерахунком на вихідну потужність виробництва (т/год., м3/год.).
При обчисленні матеріального балансу слід врахувати те, що вихідна сировина, продукція і відходи не є чистими хімічними речовинам – вони мають домішки. Враховують також ступені перетворення вихідної сировини; нестехіометричне співвідношення компонентів у технологічних реакційних сумішах; втрати сировини і готової продукції на всіх стадіях виробництва; структуру хіміко-технологічного процесу (послідовність, паралельність або розгалуженість потоків, рецикл, ретур).
Розрахунок матеріального балансу стає контрольним розрахунком при перевірці розробленої студентом програми з наступним її використання для виконання багатоваріантних розрахунків з використанням персональних комп‘ютерів.
Розрахунок матеріального балансу узагальнюють у вигляді таблиці матеріального балансу, що складається із приходу (вихідна сировина, яка задіяна в ході технологічного процесу або його стадії) і витрат (готова продукція, відходи виробництва, втрати). Для газофазних процесів матеріальний баланс доповнюється розрахунками об‘ємів компонентів при нормальних умовах (Т = 273 К, Р = 0,1 МПа). Розбіжність між приходом і витратами допускається не більш 0,5%.