Лабораторная работа № 8. Microsoft Excel 2010. Технологический расчет

Цель работы

Освоение приемов расчета и оформления одного из узлов технологического процесса.

Учебные вопросы

1.Оформление таблицы исходных данных

2.Условное изображение технологического узла

3.Написание расчетных уравнений и вывод расчетной формулы

4.Расчет и оформление результатов

Краткое изложение учебного материала по теме

Темой курсовых работ и проектов по специальным дисциплинам часто бывает расчет технологического участка, состоящего из нескольких связанных между собой производственных узлов. Исходные данные для расчета могут быть заданы по количеству готовой продукции или перерабатываемого сырья. Требования по оформлению расчетов могут несколько различаться, но использование системы Excel позволяет выполнить и оформить все расчеты в необходимом виде. В цепочке технологических узлов часть исходных данных может задаваться числовыми величинами (например, концентрации, определяемые допустимыми параметрами работы оборудования или справочные данные по теплоемкости потоков), другие же могут образовываться как расчетные значения, поступающие с предыдущих стадий расчета. При правильной организации расчетов изменение одной из задаваемых исходных величин вызывает перерасчет по всем формулам, связанным между собой в технологическую цепочку, даже для расположения расчетов на разных листах Excel.

Расчет материального баланса многих технологических узлов сводится к составлению и решению системы линейных уравнений. Для двух уравнений и двух неизвестных величин расчет можно выполнить методом подстановки, но для большего количества уравнений следует использовать решение матричным методом, как показано ранее на рисунке 5.19.

Оформление таблицы исходных данных

Как сказано выше, в таблице исходных данных могут присутствовать ссылки на ячейки листов Excel расчета предыдущих (или, наоборот, последующих) узлов и числовые значения.

Например, при расчете узла сгущения целлюлозной суспензии исходными данными могут быть:

– поток уходящей с узла целлюлозной массы, т/ч;

82

–концентрации целлюлозы: в поступающем потоке, в потоке сгущенной целлюлозы и в очищенной воде (с присутствием небольшого количества целлюлозы), % (в расчете на абсолютно сухое вещество);

–потери целлюлозы, в данном расчете невелики и их можно не учи-

тывать.

Таблица исходных данных будет выглядеть следующим образом.

Таблица 8.1 – Исходные данные узла сгущения

Условное изображение технологического узла

Изобразим в простейшем виде схему узла с указанием поступающих и уходящих с него потоков.

Рисунок 8.1 – Схема узла сгущения

3 Написание расчетных уравнений и вывод расчетной формулы

Материальный баланс узла состоит из двух уравнений: общего и частного баланса.

Общий баланс: сумма поступающих потоков равна сумме уходящих потоков, для данного узла:

G1 = G2 + G3

Частный баланс: количество поступающей целлюлозы равно сумме целлюлозы в уходящих потоках:

83

M1 = M2 + M3

где

Mi = Gi· ci /100

Таким образом, получаем следующую систему из двух линейных уравнений, в которой неизвестные величины G1 и G3:

G1 = G2 + G3

G1· c1 /100 = G2· c2 /100 + G3· c3 /100

Если умножить каждый член второго уравнения на 100, получим систему:

G1 = G2 + G3

G1· c1 = G2· c2 + G3· c3

Данную систему можно решить методом подстановки или матричным методом, перенеся известные значения в правую часть:

G1 – G3 = G2

G1· c1 – G3· c3 = G2· c2

Матрица A коэффициентов при неизвестных членах:

1 -1 c1 -c3

Вектор B известных членов уравнений:

G2 G2· c2

Решение системы (значения G1 и G3) рассчитываются по матрич-

ному уравнению:

G = A-1 · B

4 Расчет и оформление результатов

После расчета по формулам необходимо оформить таблицу материального баланса, в левой части которой будут показаны значения поступающих на узел потоков и а. с. целлюлозы в них, в правой части – то же для уходящих потоков.

На листе системы Excel весь расчет будет выглядеть, как показано на рисунке 8.2.

84