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
Список Font style и поле Font size используются для
форматирования индивидуальные блоков. Опции Display Units
(Отображать единицы размерности), Stream IDs (ID потоков)
позволяют вывести дополнительную информацию в индивидуальном
блоке.
При редактировании диаграммы процесса используются
соответствующие символы палитры PFD Palette. Она обеспечивает
базовые возможности для рисования. Практически можно создавать
диаграммы процессов с любой желаемой степенью детализации.
Для перемещения и изменения масштаба объектов диаграммы
процесса используются команды меню View/Zoom Options
(Просмотр/Опции масштаба изображений) и соответствующие
кнопки панели инструментов.
Диаграммы процесса можно сохранять, предварительно просматривать
и печатать, используя для этого соответствующие команды меню F
Возврат в окно технологической схемы, находящейся в режиме
Mode: Simulation, проводится с помощью меню Window.
4.5. Упражнение. Формирование отчета
1. Загрузить задание TUTOR1.
2. Для потоков 1, 5, 8 и 9 распечатать составы потоков, выраженные в
массовых расходах и мольных долях, а также все свойства потоков,
установленные по умолчанию. Для выбора потоков выполнить команду
Output/Report/Select Streams (Вывод/Отчет/Выбор потоков). В окне
Select Streams выбрать опцию Select streams from flowsheet (Выбрать
потоки на схеме) и нажать кнопку ОК. Выбранные на схеме ID номера
потоков автоматически будут занесены в поля Enter the stream ID’s
окна Select Streams.
3. Для выбора единиц расхода составов потоков выполнить команду
Output/Report/Stream Flowrate/Compositions (Вывод/Отчет/Расходы/Cостав потока),
расход) и нажать кнопку ОК.
4. Вывести на PFD диаграмму материально-тепловой баланс
рассматриваемого процесса. Дополнить диаграмму блоками
спецификаций теплообменника 1 и стабилизатора 5. Вывести
индивидуальные блоки для потоков 5, 7, 8, 9. В индивидуальных блоках
установить опцию Mass flow rate (Массовый
ile.
131
выводить сведения о температуре, давлении и массовом расходе потока.
Для этого вызвать команду Output/Main PFD. Затем в окне команды
Format/Add Stream Box отметить опцию All streams. В окне Dialog
Property Options отметить свойства Mass Flow Rate, Temperature,
Pressure, Mole Vapor Fraction, Enthalpy. В списке Composition Option
выбрать Mass Flowrate, отметить опцию Include all components.
В окне Databox Setting выбрать Font – Regular, Size 6.
Поместить блок с данными ниже технологической схемы.
Затем вызвать команду Format/Add UnitOp Box и ввести номера
модулей 1 и 5. В окне Databox Setting выбрать Font – Regular, Size 6.
Поместить блоки со спецификациями аппаратов рядом с
соответствующими пиктограммами на технологической схеме.
Далее вызвать команду F
Select streams from flowsheet и выбрать в списках области Display
требуемые параметры: Temperature, Pressuer, Mass flowrate. После
щелчка по кнопке ОК в окне выбора потоков указать номера потоков 5,
7, 8, 9. Разместить ярлычки так, чтобы они не закрывали пиктограмм
аппаратов.
5. Сохранить задание.
4.6. Вопросы для самопроверки
1. Какую информацию можно получить о результатах расчета при помощи
команд меню Results?
2. Какую информацию можно получить о результатах расчета при помощи
команд меню Plot?
3. При помощи какой команды и какие профили по высоте
ректификационной колонны можно получить в ChemCad?
4. При помощи какой команды можно получить диаграммы TPXY, что на
них представлено?
5. При помощи какой команды строятся кривые равновесия тройной
системы?
6. При помощи какой команды строятся кривые равновесия в системе
жидкость-жидкость?
. При помощи какой команды строятся фазовые диаграммы потоков?
7
8
. При помощи какой команды строятся тепловые кривые?
9 При помощи какой команды строятся комбинированные тепловые
кривые?
ormat/Add TP Box, отметить в окне опцию
132
10. При помощи какой команды строятся кривые свойств потоков?
11. При помощи какой команды строятся дистилляционные кривые
потоков?
12. Как проводится редактирование графической информации в ChemCad?
13. Как составляется отчет в ChemCad?
14. Перечислите виды блоков данных PFD диаграмм?
15. В чем отличие главной PFD диаграммы от вторичных?
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Анализ чувствительности позволяет исследовать влияние
варьируемых переменных на поведение процесса. При этом в качестве
варьируемых переменных должны выбираться независимые переменные
процесса. Диспазоны значений, которые варьируемые переменные будут
принимать в процессе анализа чувствительности, задаются
пользователем. Анализ чувствительности рассчитывает значения
зависимых переменных для различных значений варьируемых
переменных и позволяет отобразить расчетные данные в текстовом и
графическом виде.
Для анализа параметрической чувствительности технологической
схемы используются команды меню R
(Расчет/Исследование чувствительности).
Команда New Analysis (Новый анализ) выводит на экран окно New
Analysis (Новый анализ) для задания имени анализа, после чего
происходит возврат в окно Sensitivity Analysis, в котором отображается
меню с командами задания переменных и выполнения анализа.
Данные выполненного ранее анализа можно Copy (Копировать),
Rename (Переименовывать) и Delete (Удалять).
Команда Load Analysis (Загрузка анализа) позволяет выбрать из
имеющегося списка анализ для выполнения.
un/Sensitivity Study
5.1. Формирование анализа чувствительности
Для загруженного анализа чувствительности можно провести
редактирование его данных командой E
(Редактирование анализа чувствительности). После вызова команды
выводится окно E
dit Sensitivity Study (рис. 5.1).
dit Sensitivity Study
133
Рис. 5.1. Окно редактирования данных анализа чувствительности
В анализе могут присутствовать одна или две независимые
(варьируемые) переменные Independent Variable и до двенадцати
зависимых переменных Recording. Варьируемые переменные задаются
на вкладке Adjusting (Подбор), где указывается из числа Equipment
(Аппарата) или Stream (Потока) берется переменная. Соответственно
в поле ID вводится ID номер потока или аппарата.
В списках Variable (Переменная) и Comp.(Комп.) выбираются
соответственно параметры оборудования или потока, компонент
потока, а в списке Variable Units (Единицы измерения переменной)
их размерность.
В поле Variable name (Имя переменной) вводится имя переменной,
используемое для названия на графике результатов анализа.
134
Для задания интервала варьирования переменной используются
опции Vary this variable from (Начальное значение переменной), to
(Конечное значение переменной), in equal steps (С равными
шагами) – число шагов, на которые будет разбит заданный диапазон.
Для определения зависимых переменных используются вкладки
Recording (Зависимые переменные). Вкладки содержат опции
Equipment (Оборудование), Stream (Поток), ID, Variable
(Переменная), Comp.(Комп.), Variable Units, Variable name,
назначение которых аналогично опциям вкладки Adjusting.
5.2. Выполнение анализа чувствительности
После определения независимых и зависимых переменных для
выполнения анализа чувствительности используются команды меню
un/Sensitivity Study/Run:
R
− Run All (Расчет полный);
− Run Selected Unit (Расчет выбранного оборудования).
По окончании расчета ChemCad выдает запрос Do you wish to reset
the process data to the original state? (Хотите ли Вы вернуть процесс
в исходное состояние). Ответ Да установит исходные значения всех
затронутых анализом чувствительности переменных. Ответ Нет
сохранит то состояние переменных, которое анализ чувствительности
получил на последнем шаге.
С командами Add Unit Op Sequence Group (Добавить оборудование
в группу), View/Edit Sequence Group (Просмотр/Редактирование
группы), Remove Sequence Group (Удалить группу) работают
аналогично таким же командам меню Specifications/Unit Ops, описанном
выше. Группы должны быть созданы командой Specifications/Unit Ops.
5.3. Просмотр результатов анализа чувствительности
Команды Plot Results (Графики результатов) и Report Results
(Отчет результатов) позволяют получить результаты последнего
успешно завершенного расчета анализа в графическом или табличном
виде. При выполнении команды P
Plot (рис. 5.2).
lot Results выводится окно Sensitivity
135
Рис. 5.2. Окно команды Plot Results
В перечне зависимых переменных Selected plot Y axis options
(Выбрать для отображения по оси Y) нужно отметить, какие
переменные нужно включить в график. В опции Plot Title можно задать
заголовок графика, в опции Y axis title – название оси Y. После этого
будут выведены значения зависимых переменных в окне текстового
редактора, по выходу из которого будут представлены графические
зависимости.
Для сохранения результатов анализа параметрической
чувствительности используется команда операционного меню File/Save
в окне результатов анализа чувствительности.
Чтобы завершить анализ чувствительности и возвратиться в режим
Mode: Simulation нужно воспользоваться командой C
(Закрыть анализ).
lose Analysis
136
5.4. Упражнение. Исследование чувствительности
технологической схемы
1. Используя команду Run/Sensitivity Study (Расчет/Исследование
чувствительности), исследовать влияние колебаний давления и
расхода потока питания на расход стабильного конденсата (поток 9)
и содержание в нем пропана, а также расход и температуру потока 5.
Проверить, удовлетворяет ли предельный случай колебания
давления и расхода потока питания заданной точке росы потока 5.
Исходные данные:
Температуру в кипятильнике колонны установить равной 120 0С.
Остальные параметры оборудования оставить без изменения.
Варьируемые переменные:
давление потока питания от 10 бар до 15 бар;
расход потока питания от 30000 кг/ч до 45000 кг/ч.
Для выполнения задания вызвать команду контекстного меню
стабилизатора 5 E
единицы оборудования).
В окне TOWR Distillation Column (Ректификационная
колонна) выбрать раздел Specifications (Спецификации). В списке
Select reboiler mode: (Выбор режима куба:) установить режим 3
Bottom product temperature (3 Температура куба) и в поле
Specification (Спецификация) ввести значение 120.
С помощью команды Run/Sensitivity Study/New Analysis
(Расчет/Анализ чувствительности/Новый анализ) создать новый
анализ с именем Analysis 1.
Загрузить анализ командой Run/Sensitivity Study/Load Analysis
(Расчет/Анализ чувствительности/Загрузить анализ).
Для задания первой варьируемой переменной выполнить команду
Run/Sensitivity Study/Edit Sensitivity Study (Расчет/Анализ
чувствительности/Редактирование анализа чувствительности).
На вкладке Adjusting задать Independent Variable
(Независимую переменную): выбрать S
Object ID (ID номер объекта) ввести номер потока – 1, из списка
Variable (Переменная) выбрать 2
Units (Единицы измерения переменной) 4 Pressure. Для задания
интервалов варьирования переменной в поле Vary this variable from
dit Unit Op Data (Редактирование данных
tream (Поток), в поле
Pressure. Установить Variable
137
(Начальное значение переменной) ввести значение 10, в поле to
(Конечное значение переменной) – 15, в поле in equal steps (с
равными шагами) – 10. В поле Variable name (Имя переменной)
ввести название переменной Press 1.
Для задания второй варьируемой переменной в области
Independent Variable 2 (optional) (Независимая переменная 2
(если нужно)) выбрать Stream (Поток), в поле Object ID (ID номер
объекта) ввести номер потока – 1, из списка Variable выбрать 6
Total mass rate (Полный массовый расход). Установить Variable
Units (Единицы измерения переменной) 16 Mass Rate (Массовый
расход). Для задания интервалов варьирования переменной анализа
в поле Vary this variable from (Начальное значение переменной)
ввести значение 30000, в поле t
– 45000, в поле in equal steps (С равными шагами) – 10. В поле
Variable name (Имя переменной) ввести название переменной Mass
Rate 1.
Для указания зависимых переменных на вкладке Recording в
качестве Dependent Variable 1 (Зависимой переменной 1)
использовать Stream (Поток), в поле Object ID ввести номер потока –
9. В списке Variable (Переменная) выбрать 6 Total mass rate
(Общий массовый расход), в списке Variable units – 16 Mass rate. В
поле Variable name (Имя переменной) ввести название переменной
Total 9.
В качестве Dependent Variable 2 (Зависимой переменной 2)
использовать Stream (Поток), в поле Object ID ввести номер потока –
9. В списке Variable (Переменная) выбрать Comp mass rate
(Массовый расход компонента), в списке Comp (Компонент) –
Propane (Пропан). В списке Variable units – 16 Mass rate. В поле
Variable name (Имя переменной) ввести название переменной
Propane.
В качестве Dependent Variable 3 (Зависимой переменной 3)
использовать S
– 5. В списке Variable (Переменная) выбрать 1 Temperature, а в
списке V
переменной) ввести название переменной Temperature.
В качестве Dependent Variable 4 (Зависимой переменной 4)
использовать Stream (Поток), в поле Object ID ввести номер потока
tream (Поток), в поле Object ID ввести номер потока
ariable units – 2 Temperature. В поле Variable name (Имя
o (Конечное значение переменной)
138
– 5. В списке Variable (Переменная) выбрать 6 Total mass rate
(Общий массовый расход), а в списке Variable units – 16 Mass rate.
В поле Variable name (Имя переменной) ввести название
переменной Total 5.
Сохранить данные, нажав кнопку ОК.
Используя команду Run/Sensitivity Study/Run/Run All,
выполнить анализ. На запрос о сохранении в схеме полученных
результатов щелкнуть по кнопке Нет.
Для просмотра и вывода результатов анализа в графической и
табличной форме использовать команду Run/Sensitivity Study/Plot
Results. Поочередно вывести диаграммы для каждой из зависимых
переменных. Для этого в перечне зависимых переменных Selected
plot Y axis options (Выбрать для отображения по оси Y) отметить
зависимую переменную Total 9. Свернуть диаграмму и аналогичным
образом вывести диаграммы для переменных Propane, Temperature,
otal 5. Проанализировать полученные результаты.
T
2. Используя команду Plot/Envelope (График/Фазовая диаграмма)
построить для потока 5 фазовую диаграмму. По полученному
графику проверить значение точки росы.
5.5. Контрольные вопросы
1. В чем заключается анализ параметрической чувствительности и с
помощью какой команды он выполняется?
2. Перечислите типы переменных моделируемой схемы.
3. Какие переменные моделируемой схемы могут быть выбраны в
качестве независимых при решении задачи анализа параметрической
чувствительности?
4. Какие переменные моделируемой схемы могут быть выбраны в
качестве зависимых при решении задачи анализа параметрической
чувствительности?
5. Как при решении задачи анализа параметрической чувствительности
запустить на расчет не всю схему, а отдельные единицы
оборудования. В каких случаях это имеет смысл, а в каких этого
делать нельзя?
6
. Каким образом осуществляется варьирование параметров
промежуточных потоков моделируемой схемы?
139
7. В каком случае не допускается представление на экране сразу
нескольких зависимостей?
8. В каком случае не целесообразно представлять на экран сразу
несколько зависимостей, а в каком целесообразно?
6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНТРОЛЛЕРОВ
Контроллер используется для решения двух задач:
− прямого присвоения одной переменной значения другой;
− подбора значения переменной таким образом, чтобы требуемая
переменная/переменные приняли указанное значение.
При настройке контроллера открывается окно Controller (CONT) (рис.
6.1). В списке C
режим работы контроллера:
− Controller Off (Контроллер выключен) – модуль контроллера не
участвует в расчете схемы;
− Feed-Forward (Прямое присвоение) – контроллер присваивает
указанной независимой переменной модифицированное значение
другой переменной. В этом режиме контроллер может извлечь
значение переменной из потока/аппарата, находящегося в
последовательности расчета оборудования до него, и присвоить
значение переменной из потока/аппарата, находящихся в
последовательности расчета оборудования после него.
− Feed-Backward (Подстройка переменной) – контроллер выполняет
подбор значения независимой переменной таким образом, чтобы
указанные пользователем условия выполнялись. В этом режиме
контроллер может анализировать значения переменных из
потока/аппарата, находящихся в последовательности расчета
оборудования до него, и подбирать значение переменной из
потока/аппарата, находящегося в последовательности расчета
оборудования также до него. Подбор значения проводится методом
Ньютона-Рафсона.
Для просмотра E
(Последовательности расчета оборудования) можно использовать
команду Result/Convergence.
ontroller Mode (Режим контроллера) выбирается
quipment Calculation Sequence
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]