Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системный анализ химико-технологических процессов с использованием программы ChemCad. Учебно-методическое пособие
.pdf
Опция Take a snap shot before running flowsheet (Выполнить
предварительное сохранение среза перед расчетом схемы)
сохраняет рассчитываемые параметры всех потоков аппаратов схемы.
После выполнения расчета их можно восстановить командой
Specifications/Load last snap shot (Загрузить последний срез).
Область Recycle Convergence Methods (Методы сходимости
рециклов) содержит опции, позволяющие выбрать Convergence
Method: (Метод сходимости:) и задать параметры, соответствующие
выбранному методу.
В качестве методов сходимости в программе используются: метод
Direct substitution (Простой итерации), метод Wegstein (Вегстейна) и
Dominant Eigenvalue (DEM) (Доминирующего собственного
значения). По умолчанию установлен метод Direct Substitution. В
зависимости от выбранного метода изменяются опции настройки
параметров метода.
or Wegstein method only: (Только для метода Вегстейна:)
F
задаются соответственно Wegstein lower bound (Нижняя граница) и
Wegstein upper bound (Верхняя граница) – нижний предел (по
умолчанию установлено значение -5.0) и верхний предел для параметра
q. Чем более отрицательно q, тем больше ускорение. Если сходимость
расчета рецикла монотонная, то нижняя граница для q может быть от –
10 до –50.
Соответственно For DEM method only: (Только для метода DEM:)
указывается DEM damping factor (Демпфирующий фактор DEM) –
коэффициент затухания. Демпфирующий фактор должен изменяться в
пределах от 0 до 1. По умолчанию он равен 0.7.
Для ускорения сходимости в методе Вегстейна и метода
доминирующего собственного значения необходимо задать Speed up
frequency (Частоту ускорения). Величина этого параметра, равная по
умолчанию 4, означает, что ускорение по методу доминирующего
собственного значения будет использовано на каждой четвертой
итерации, а на остальных итерациях будет приниматься шаг по простой
итерации.
При расчете сходимости рециклов и оценке относительных ошибок на
двух последовательных итерациях используются пять погрешностей.
Если относительные разности в параметрах одного и того же потока
(расход, температура, давление, доля пара, энтальпия) на двух
последовательных итерациях меньше заданных погрешностей, то
101
считается, что поток «сошелся». Если все рецикловые потоки в
технологической схеме сошлись, задача решена.
В области Recycle Tolerances (Погрешности рециклов)
перечислены опции, с помощью которых задается точность вычислений
следующих величин:
− Flow rate (Расхода компонента);
− Temperature (Температуры);
− Pressure (Давления);
− Vapor fraction (Доли пара);
− Enthalpy (Энтальпии).
По умолчанию для всех величин точность принимается равной 0.001.
При Flash calculations (Расчете испарения) в списке Flash algorithm:
(Алгоритм расчета испарения:) выбирается алгоритм расчета для
ormal (Обычных) смесей или Electrolyte (Электролитов).
N
Далее задаются параметры:
− Flash damping factor (Демпфирующий фактор испарения) –
коэффициент затухания для расчета величин констант равновесия. По
умолчанию для нормальных систем установлено значение 1.0;
− Flash tolerance (Погрешность) – допустимая погрешность при
расчете испарения (по умолчанию установлено значение 1.0е-005);
В списке Calculation sequence (Последовательность расчета)
выбирается метод, применяемый для построения последовательности
расчета:
− Sequential (Последовательный) – последовательный расчет
(установлен по умолчанию). В этом случае последовательность расчета
модулей аппаратов схемы совпадает с направлением материальных
потоков. Если в схеме присутствуют рециклы, то они будут
рассчитываться до тех пор, пока не будет достигнута требуемая точность;
В списке Steady State/Dynamics (Статическое/Динамическое)
выбирается моделируемый режим.
В списке Flow/Pressure Conversion (Преобразования
Расхода/Давления) выбирается режим, требуемый для работы
элемента NODE. В том случае, если такой элемент в схеме не
используется, выбирается N
Для вывода показателей сходимости на каждой итерации
назначается опция D
isplay trace window (Отображать трассировку).
o conversion (Без преобразований).
102
Опция Generate run history (Создать протокол моделирования)
используется для запоминания информации, выводимой на экран во
время выполнения расчета и просмотра этой информации.
Для запрета вмешательства пользователя в ход моделирования
используется опция Disable user interaction during simulation
(Блокировать пользовательское вмешательство при
моделировании).
Опции Refresh data boxes after each iteration (Обновлять блоки
данных после каждой итерации) и Refresh data boxes after each run
(Обновлять блоки данных после каждого расчета) позволяют
обновлять информацию на PFD-диаграмме после каждой итерации либо
по окончании расчета соответственно.
Опция Run one time step for dynamic simulation (Выполнить один
шаг по времени для динамического моделирования) используется
при расчете динамического режима системы. Для продолжения
моделирования используется кнопка
Опция Allow dynamic editing anytime (Редактирование
динамических данных в любом случае) позволяет редактировать
параметры системы даже в том случае, если после моделирования
динамического режима время и характеристики процесса не
установлены в стартовое значение.
Поле OTS real time scale (Коэффициент реального времени)
служит для указания коэффициента, переводящего единицу времени
моделирования в единицы реального времени при расчете
динамических режимов.
.
3.17. Упражнение. Задание параметров сходимости
1. В задании TUTOR1 задать параметры сходимости (см. рис 2.31).
Для этого выполнить команду Run/Convergence (Расчет/ Сходимость).
В окне Convergence Parameters (Параметры сходимости) в области
Recycle Convergence Method (Метод сходимости рециклов) выбрать
метод Wegstein (Вегстейна). В поле Speed up frequency (Частота
ускорения) задать частоту ускорения равную 3. В списке C
sequence: (Последовательность расчета:) выбрать Sequential
(Последовательный) метод расчета. Для сохранения введенных
параметров нажать клавишу ОК.
alculation
103
3.18. Запуск программы моделирования
Для проведения моделирования технологической схемы
используются команды меню Run/Run (Расчет/Расчет). С помощью
этих команд можно задавать последовательность расчета и выполнять
контроль за ходом расчета.
Рассмотрим варианты моделирования технологической схемы:
− Run All (Полный расчет) – рассчитывает все оборудование
технологической схемы. При этом ChemCad в первую очередь
проверяет все данные перед началом расчетов. В процессе проверки
ChemCad может выдавать как предупреждения, так и сообщения об
ошибках в окне (см. рис. 3.32). Щелчок по кнопке Yes позволит начать
расчет, невзирая на полученные предупреждения. Последовательность
расчета модулей оборудования определяется программой
автоматически. Расчет не будет выполняться до тех пор, пока не будут
устранены причины этих ошибок. Щелчок по кнопке N
ChemCad перейдет в рабочее окно;
o закроет окно и
Рис. 3.32. Окно выдачи сообщений перед проведением расчета схемы
− Run Selected Unit Ops (Расчет выбранного оборудования) –
выполняет расчет одной или более единиц выбранного оборудования.
Процесс выбора оборудования тот же, что и при работе с командой
Spesifications/ UnitOps (Спецификации/Оборудование);
− С командами Add Unit Op Sequence Group (Добавить
оборудование в группу),
(Просмотр/Редактирование группы), Remove Sequence Group
(Удалить группу) работают аналогично таким командам меню
View/Edit Sequence Group
104
Specifications/Unit Ops, описанным выше. Группы должны быть
созданы командой Specifications/Unit Ops.
− Run/Recycles (Расчет/Рециклы) – позволяет выбрать аппараты,
включенные в рециклы, и рассчитать их.
После запуска команды расчета для схемы с рецикловыми потоками
на экран выводится окно ChemCad Message box с сообщением о
предварительном анализе задачи. Если найдены только предупрежденеия
Warning, и они не критичны для проведения расчета, то для
продолжения работы надо щелкнуть по кнопке Yes (Да). Если найдены
ошибки Error, то для их устранения надо щелкнуть по кнопке No (Нет) и
начать устранение ошибок.
По окончании расчета ChemCad выдаст окно с сообщением о
результатах расчета. Если расчет всех рециклов сошелся, выводится
сообщение R
сошелся). Если расчет хотя бы одного из рециклов не сошелся, выводится
сообщение Recycle calculations did not converge (Расчет рециклов не
сходится).
3.19. Упражнение. Моделирование технологической схемы
1. Используя команду Run/Run/Run All (Расчет/Расчет/Полный
расчет), выполнить моделирование всей технологической схемы
стабилизации конденсата. Проанализировать полученные результаты.
2. Изменить данные для стабилизатора 5, введя для кубового продукта
долю пропана 1%.
Для этого любым из известных способов выбрать стабилизатор 5. В
окне ввода параметров перейти на вкладку Specifications
(Спецификации) и в списке Select reboiler mode: (Выбор режима
куба:) выбрать режим 6 Bottom component mole fraction (6 Мольная
доля компонента в кубовом остатке). В поле Specification (Значение)
ввести значение 0.01. После выбора режима куба на экране отобразится
список Component (Компонент), в котором надо выбрать пропан.
Для использования конечных результатов последнего моделирования в
качестве начального приближения на вкладке C
(Сходимость) в поле Initialization (Инициализация) выбрать 1 Reload
column profile (Перезагрузка профиля колонны).
введенные параметры. Выполнить снова моделирование схемы.
Проанализировать полученные результаты.
ecycle calculations has converged (Расчет рециклов
onvergence
Сохранить
105
3.20. Вопросы для самопроверки
1. Какие существуют режимы работы в ChemCad и какие этапы
моделирования выполняются в каждом из них?
2. Перечислите команы меню "File" и их назначение?
3. Каким образом осуществляется выбор технических размерностей
решеаемой задачи?
4. Перечислите готовые профили единиц измерения в ChemCad. Как
создается и проводится загрузка собственных профилей единиц
измерения пользователей?
5. Каково назначение закладки "Options and Reference" при выборе
технических единиц измерения?
6. Перечислите виды поиска нужного компонента в банке данных
компонентов.
. Какую информацию о моделируемом процессе необходимо иметь для
7
возможности использования экспертной (Wizard) системы определения
наиболее подходящих методов расчета констант фазового равновесия и
энтальпии?
8. Перечислите опции окна "K Value Options"и их назначение.
9. Перечислите опции окна "Enthalpy options" и их назначение.
10. Какие транспортные свойства потоков рассчитываются в ChemCad, и
как выбираются методы их расчета?
11. Для чего предназначены основная и дополнительная палитры
пиктограмм аппаратов в ChemCad, в чем их отличие?
12. Перечислите команды контекстного меню и их назначение для
аппаратов в режиме редактирования технологической схемы.
13. Перечислите команды контекстного меню и их назначение для
потоков в режиме редактирования технологической схемы.
14. Какие параметры обязательны при задании входных потоков схемы?
15. Перечислите команды контекстного меню и их назначение для
аппаратов в режиме моделирования.
16. Перечислите команды контекстного меню и их назначение для
потоков в режиме моделирогвания.
17. Опишите общий подход к заданию параметров оборудования.
8. Перечислите параметры сходимости схемы и с использованием какой
1
заладки они задаются?
1
9. Перечислите способы запуска на расчет всей схемы, группы
аппаратов, отдельного аппарата.
106
4. ИНТЕРАКТИВНЫЙ ПРОСМОТР РЕЗУЛЬТАТОВ
Просмотр полученных результатов используется как на
промежуточных этапах моделирования технологической схемы, так и
по его завершению. При просмотре в любой момент все данные для
моделирования и его результаты можно распечатать или записать в
файл.
Для просмотра используются команды меню Results (Результаты) и
Plot (График), доступные в режиме Mode: Simulation.
4.1. Просмотр с помощью меню Results (Результаты)
Команды меню R
на экране всех данных для моделирования и результатов
моделирования в текстовой форме. Результаты просмотра выводятся в
окне редактора WordPad.
Перед просмотром с помощью команды Results/Set Flow Units
(Результаты/Размерности расхода) (см. рис. 4.1), при необходимости,
можно выбрать размерности расхода потока, которые будут
использоваться при выдаче информации командами меню Results.
Рис. 4.1. Окно команды Set
Flow Units
esults (Результаты) используются при просмотре
Команда R
sitions (Результаты/Составы
потоков) выводит на экран
подменю с различными командами
для просмотра составов потоков
технологической схемы:
Select Streams (Выбор потоков)
– позволяет задать один или более
потоков для просмотра на экране.
Выбор потоков выполняется
аналогично выбору, описанному
ранее для команды
pesifications/Select Streams
S
(Спецификации/Выбор потоков);
All Streams (Все потоки) –
выводит на экран составы всех
потоков технологической схемы;
esults/Stream Compo-
107
− Feed Streams (Потоки питания) – позволяет просмотреть составы
только потоков питания технологической схемы;
− Product Streams (Потоки продуктов) – выбирает для просмотра
только продуктовые потоки;
− Unit Streams (Потоки единицы оборудования) – выводит на экран
только те потоки, которые связаны с выбранной единицей
оборудования.
Команда Results/Stream Properties (Просмотр/Свойства потоков)
(см. рис. 4.2) выводит на экран подменю с различными командами для
просмотра свойств потоков.
Рис. 4.2. Окно выбора свойств потоков для вывода информации о
потоке. Общие свойства, свойства пара, жидкости.
Команда S
нужные свойства потоков, которые будут выводиться при просмотре.
Выбор потоков выполняется аналогично выбору, описанному для
команды S
С помощью остальных команд меню Results можно:
elect Properties (Выбрать Свойства) позволяет выбрать
tream Compositions (Составы потоков).
108
− UnitOps (Оборудование) – вывести исходные данные и рассчитанные
величины для одной или более выбранных единиц оборудования;
− Topology (Топология) – вывести топологическую матрицу процесса.
Информация приводится в виде двух таблиц, в одной дается сводка по
аппаратам с указанием входных (положительные номера) и выходных
потоков (отрицательные номера) каждого аппарата, в другой – сводка
по потокам, с указанием, из какого оборудования поток выходит
(столбец From) и в какое поступает (столбец To);
− Thermodynamics (Термодинамика) – вывести список выбранных
для задания: компонентов; текущих моделей расчета равновесия,
энтальпии, транспортных свойств; значений параметров бинарного
взаимодействия веществ;
− Tower Profiles (Профили по колонне) –
ректификации для выбранной колонны: число стадий разделения,
постадийные профили температуры, давления, расходов жидкости и
пара, расход питания, выход продукта, тепловую нагрузку
кипятильника и конденсатора, характеристики потоков питания
колонны, расход, нагрузку циркуляционного насоса;
− Tray Compositions (Составы на тарелках) – вывести для каждой
стадии разделения для каждого компонента значения температуры,
давления, состава жидкости и пара, константы равновесия;
− Tray Properties (Свойства на тарелках) – вывести транспортные
свойств жидкости и пара для указанных ступеней выбранной
ректификационной колонны;
− Tower Mass Transfer (Коэффициенты массопереноса) – для
модулей дистилляционной колонны или экстрактора, в том случае, если
выбрана модель расчета модуля Mass transfer, вывести потарелочно
сведения о коэффициентах модели массопереноса;
− Distilation Curves (Кривые дистилляции) – для выбранных потоков
вывести набор кривых дистилляции в табличной форме;
− Batch Results (Результаты периодического процесса) – для
периодического реактора выдать результаты моделирования;
− Particle size distribution (Расчет размеров частиц) выдает отчет по
расчету размеров частиц компонентов, состояние которых было задано
как твердое в команде T
− Convergence (Сходимость) – вывести на экран все установленные
параметры сходимости, в том числе последовательность расчета
технологической схемы.
hermophysical/Pick solids;
вывести профиль
109
Результаты просмотра можно сохранить в файле формата doc,
выполнив команду Файл/Сохранить).
4.2. Просмотр результатов с помощью меню Plot (График)
Для графического изображения результатов моделирования
используются команды меню Plot (График). С помощью этих команд
можно вычертить профили по колоннам, изменения свойств потоков и
диаграммы парожидкостного равновесия.
4.2.1. Просмотр профилей колонны
Команда Plot/Tower Profiles (График/Профили по колонне) строит
профили изменения свойств для ректификационных колонн
периодического и непрерывного действия. Для колонны
периодического действия программа просит указать, какая стадия
процесса будет изображена, в непрерывном случае этот запрос не
выдается.
После выполнения команды на экран выводится окно P
(Опции профилей) (рис. 4.3).
rofile Options
Рис. 4.3. Окно настроек команды Profile Options
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]