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
Рис. 3.8. Окно Transport Properties
− Liquid viscosity model (Модель вязкости жидкости) – модели
расчета вязкости жидкости. По умолчанию установлена Library
(Библиотечная) модель;
− Liquid Viscosity mixing rule (Правило для модели вязкости
жидкости) –способ учета смеси как среднее логарифмическое мольных
или массовых долей в модели вязкости жидкости;
− Vapor viscosity model (Модель вязкости пара) – модели расчета
вязкости пара. По умолчанию установлена Library (Библиотечная)
модель;
− Liquid surface tension model (Модель поверхностного натяжения
жидкости) – модели расчета поверхностного натяжения жидкости;
− Liquid thermal conductivity model (Модель теплопроводности
жидкости) – модели расчета теплопроводности жидкости;
− Vapor thermal conductivity model (Модель теплопроводности
пара) – модели расчета теплопроводности пара. По умолчанию
установлена Library (Библиотечная) модель;
− Vapor conductivity correlation (>1 atm) (Корреляционная модель
теплопроводности (>1 атм)) – методы для коррекции
теплопроводности пара при давлении выше 1 атм. По умолчанию
установлен Stiel-Thodos (Метод Стиэля-Тодеса);
− E
lectrolyte Std Liquid (Электролиты при стандартных условиях) –
методы расчета объемного расхода жидкости для электролитов. По
51
умолчанию установлен Based on actual volume (расчет на основе объема
смеси).
Для ввода поправки на давление в уравнении вязкости жидкости и
пара назначаются опции Liquid viscosity pressure correction
(Коррекция давления вязкости жидкости) и Dean-Stiel Pressure
Correction (Коррекция давления по Дину-Стиелю).
3.7. Упражнение. Выбор моделей расчета
термодинамических свойств смеси
1. В задании TUTOR1 выбрать методы расчета констант фазового
равновесия и энтальпии.
Для выбора наилучшего метода расчета констант фазового равновесия
использовать Wizard систему. Выполнить команду ThermoPhisical/K
Value Wizard (Термофизика/Константа равновесия), в окне
hermodynamic Suggestions (Термодинамические рекомендации)
T
ввести данные:
− в поля Temperature Min (Минимальная температура),
Temperature Max (Максимальная температура) вводим значения -22
и 120 соответственно, поскольку наименьшей температурой процесса
является температура выходного потока из теплообменника 2 со
значением -20°С (-10%), а максимальной температурой процесса
является оценка температуры в кипятильнике колонны 5 со значением
132°С (+10%);
− в поля Pressure Min (Минимальное давление), Pressure Max
(Максимальное давление) вводим значения 8 и 16.5 соответственно,
т.к. наименьшим давлением в процессе является выходное давление в
клапане 4 со значением 9 бар (-10%), а наибольшим – давление в потоке
питания 1 – значение 15 бар (+10%). Сохранить данные, нажав кнопку
ОК. Wizard система рекомендует модель SRK (Соаве-Редлих-Квонг).
Принять рекомендации системы щелчком по кнопке ОК.
− Мы хотим использовать модель Peng-Robinson (Пенга-Робинсона),
поэтому в появившемся окне K Value Options нужно выбрать эту
модель.
. Для расчета энтальпии выполнить команду ThermoPhisical/Enthalpy
2
(Термофизика/Энтальпия).
установила для расчета энтальпии тот же метод, который был выбран
для расчета констант фазового равновесия. Сохранить выбор, нажав
кнопку ОК.
Убедиться, что программа автоматически
52
3.8. Построение технологической схемы
Построение технологической схемы сводится, в основном, к
размещению изображений технологического оборудования (далее
аппаратов или пиктограмм аппаратов) на экране и соединению их потоками. Иногда на этапе построения схемы возникает необходимость в
создании новых и модификации имеющихся пиктограмм. Рассмотрим
последовательность выполнения этих шагов.
3.8.1. Размещение пиктограмм аппаратов
Выбор и размещение пиктограмм аппаратов выполняется в режиме
Mode: FlowSheet: (Режим: Редактирование технологической схемы).
При создании нового задания переход в этот режим выполняется
автоматически.
На экран выводится M
Каждый элемент палитры содержит пиктограмму одного аппарата
химической технологии. Назначение модулей, соответствующих
элементам палитры приведено в Приложении 2.
Вывести/убрать основную палитру можно с помощью команды
View/Main Pallete (Просмотр/Основная палитра), либо нажав кнопку
на панели инструментов.
Для выбора пиктограммы аппарата надо подвести к ней курсор
мыши (появится подсказка с названием пиктограммы) и щелкнуть
левой клавишей мыши. Курсор примет вид квадрата, который нужно
установить в рабочей области окна в место размещения пиктограммы
аппарата и щелчком мыши установить пиктограмму. Кроме основной
палитры, для ряда пиктограмм можно вывести Sub Palletes
(Дополнительную палитру) с дополнительными вариантами
пиктограмм аппарата. Ее вызов выполняется щелчком правой кнопки
мыши на изображении пиктограммы в Main Palette.
ain Palette (Основная палитра) (см. рис. 3.9).
53
Выбор нужной пиктограммы
проводится аналогично как для
M
ain Palette.
Для отмены вывода
пиктограмм на экран
выполняется команда
Edit/Undo
(Редактирование/Отменить)
. Команда позволяет
последовательно отказаться
от всех выставленных на
экран пиктограмм аппаратов.
Для восстановления на экране
отмененных ранее
пиктограмм выполняется
команда E
(Редактирование/Восстановить).
Размещение изображений
аппаратов технологической
Рис. 3.9. Основная палитра пиктограмм
аппаратов Main Palette
Рядом с пиктограммой автоматически выставляется ее ID
(идентификационный) номер. Первому аппарату присваивается ID равный
1, затем номер увеличивается в порядке выставления пиктограмм.
Завершение размещения изображений аппаратов технологической
схемы заканчивается выставлением пиктограмм Product (Продукт)
.
При формировании нового задания в режиме FlowSheet ChemCad не
проводит автоматического сохранения введенной информации.
Автоматическое сохранение начинает работать после переключения в
режим S
imulation.
схемы начинается, как
правило, с выставления
пиктограммы Feed (Питание)
.
dit/ Redo
54
3.8.2. Операции над пиктограммами аппаратов
Над пиктограммами, размещенными в рабочей области окна, можно
выполнять различные действия. Для этого надо выделить пиктограмму
щелчком правой кнопкой мыши, выбрать одну из команд контекстного
меню:
− Cut (Вырезать) – вырезает выделенный объект и помещает его в
буфер обмена;
− Copy (Копировать) – копирует выделенный объект в буфер обмена;
− Delete (Удалить) – удаляет выделенный объект;
− Paste (Вставить) – вставляет ранее скопированную или вырезанную
пиктограмму;
− Swap unit (Заменить объект) – позволяет заменить выделенную
пиктограмму на другую. ChemCad выдаст предупреждение P
select a new symbol from palette (Выберите новую пиктограмму на
палитре), после чего нужно стандартным образом выбрать новую
пиктограмму, а затем щелкнуть мышью по пиктограмме, вместо
которой нужно вставить новую;
− Insert unit (Вставить объект) – позволяет вставить в выделенный
поток пиктограмму аппарата. Работа с командой аналогична работе с
командой Swap unit;
− Select All (Выделить все) – выделяет все объекты, расположенные в
рабочей области окна;
− Bring to Front (Перенести на передний план) – помещает
выделенный объект на передний план;
− Send to Back (Поместить на задний план) – помещает выделенный
объект на задний план;
− Flip Horisontal X (Вращение объекта относительно оси Х) –
выполняет поворот выделенного объекта относительно вертикальной оси;
− Flip Vertical Y (Вращение объекта относительно оси Y) – выполняет
поворот выделенного объекта относительно горизонтальной оси;
− 90 Clock wise (Поворот по часовой стрелке на 90 градусов) –
выполняет поворот выделенного объекта по часовой стрелке на 90
градусов;
− 9
0 Conunter CW (Поворот против часовой стрелки на 90 градусов)
– выполняет поворот выделенного объекта против часовой стрелки на 90
градусов;
lease
55
− Edit ID (Редактирование ID номера) – выполняет редактирование
грамму
ID номера выделенного объекта. В окне Enter a new unit ID or press
cancel (Введите новый ID номер оборудования или нажмите отказ)
надо ввести новый ID номер и нажать кнопку ОК. Невозможно
присвоить уже занятый номер;
− Edit Name (Редактирование имени) – позволяет ввести метку длиной
не более 12 символов для выделенного объекта. В окне Enter new label or
press cancel (Введите новую метку или нажмите отказ) надо ввести
метку и нажать кнопку ОК;
− Show ID (Показать ID номер) – отображает/скрывает ID объекта;
− Redraw (Обновить) – обновляет изображение на экране.
3.9. Упражнение. Размещение пиктограмм технологической
схемы
. Выполнить построение технологической схемы в соответствии с рис.
1
3.3.
Для этого перейти в режим Mode: FlowSheet: (Режим:
Технологическая схема:). Для удобства размещения пиктограмм
выполнить команду View/Grid Visible (Вид/Отобразить сетку).
Первый аппарат – это пиктограмма источника питания – Feed #1 .
После его размещения, используя Sub Palletes (Дополнительную
палитру), выбрать пиктограмму – Heat Exchanger #5 (Двухстороннего
теплообменника) и разместить на схеме после пиктограммы
Feed. Теплообменник получил ID, равный 1.
Выбрать пиктограмму Heat Exchanger #3 и поместить ее со-
гласно рисунку. Затем разместить на схеме пикто
Flash (Испарителя).
При размещении пиктограммы Control Valve
(Регулировочного клапана) выполнить ее модификацию в
соответствии с представлением на технологической схеме
(рис. 3.3)
Для разворота пиктограммы использовать команду контекстного меню
90 Clock Wise (Поворот по часовой стрелке на 90 градусов).
56
Далее, используя Sub Palletes (Дополнительную палитру),
выбрать пиктограмму Tower #4 и разместить после
регулировочного клапана.
Завершить размещение пиктограмм аппаратов на схеме
выставлением пиктограммы Product (Продукт) .
2. Переключиться в режим Mode: Simulation и сохранить задание.
3.10. Изображение потоков на технологической схеме
После завершения размещения аппаратов технологической схемы
необходимо соединить их материальными потоками. При изображении
потоков следует руководствоваться рядом общих правил:
1. Каждый поток направлен от выхода аппарата-источника к входу
аппарата-приемника.
. Каждый аппарат имеет позиции входа и выхода. Таких позиций
2
может быть несколько. Они установлены при создании пиктограммы
аппарата.
Соединение аппаратов потоками выполняется в режиме Mode:
FlowSheet. В Main Pallete (Основной палитре) надо выбрать элемент
Stream (Поток), после чего курсор мыши принимает вид . Для
рисования потока курсор нужно подвести к аппарату-источнику. Когда
выход аппарата отобразится в виде красной точки, щелчком мыши
поток соединяется с выходом этого аппарата, после чего нужно
нарисовать поток в направлении аппарата-приемника. Когда вход
аппарата отобразится синей точкой, щелчком мыши поток
подсоединяется к выбранному входу аппарата. Программа изобразит
поток и автоматически присвоит ему его ID (идентификационный)
номер.
Для прекращения процесса рисования потоков надо щелкнуть правой
кнопкой мыши и выполнить Stop drawing stream (Остановить
изображение потока).
С помощью соответствующих команд контекстного меню можно, по
аналогии с манипуляциями пиктограмм аппаратов, выполнять
различные манипуляции с потоками. Также, контекстное меню потока
содержит команду:
eroute stream (Перерисовать поток) –
− R
поток или направить его в другой аппарат.
При формировании нового задания в режиме FlowSheet ChemCad не
проводит автоматического сохранения введенной информации.
позволяет перерисовать
57
Автоматическое сохранение начинает работать после переключения в
режим Simulation.
3.11. Упражнение. Соединение пиктограмм технологической
схемы
1. Выполнить соединение аппаратов технологической схемы потоками
в соответствии с рис. 3.3.
Для этого перейти в режим Mode: FlowSheet, в Main Pallete (Основной
палитре) выбрать символ Stream (Поток) и подвести курсор к
источнику питания (пиктограмма Feed). При отображении выхода в
виде красной точки, щелкнуть левой кнопкой мыши, нарисовать поток,
подведя мышь, согласно рис. 3.3, к теплообменнику 1 (пиктограмма
Heat Exchanger). Когда отобразится вход теплообменника как синяя
точка, щелчком мыши подсоединить поток. Программа изобразит
поток, идущий прямо в эту точку, и присвоит ему ID номер. Так как
программа присваивает ID номера последовательно, то номер этого
потока будет 1. Для изображения второго потока надо курсор подвести
к выходу теплообменника 1 и создать поток, идущий к левому входу в
теплообменник 2 (пиктограмма H
все остальные потоки.
2. Для ввода надписи «рецикл» к потоку 4, согласно рис. 3.3,
использовать элемент Text (Текст) Main Palette (Основной палитры).
После чего, установив курсор в нужном месте, ввести текст.
3. Переключиться в режим Mode: Simulation и сохранить задание.
Обратите внимание, что те потоки, которые ChemCad выбрал в качестве
разрываемых, отображаются на схеме красным цветом.
eat Exchanger). Изобразить на схеме
3.12. Задание параметров потоков питания и разрываемых
потоков
Следующим этапом является задание параметров потоков питания и
разрываемых потоков. Термодинамическое состояние потока
определяется любыми двумя параметрами из трех следующих:
температуры, давления и долей пара; обычно задаются температура и
давление. Для каждого потока питания нужно задать расход по всем
веществам, включенным в список компонентов, либо задаться
суммарным расходом компонентов и их концентрациями.
Если в схеме присутствуют рецикловые (разрываемые) потоки, то
схема рассчитывается итерационно. В этом случае задание начальных
приближений параметров разрываемых потоков не обязательно,
58
программа задает нулевые значения. Однако удачный подбор отличных
от нуля начальных приближений может ускорить сходимость.
Задание параметров потоков выполняется в режиме Mode: Simulation.
Открыть паспорт потока для задания параметров потока можно
следующими способами: дважды щелкнуть левой клавишей мыши на
интересующем потоке; использовать команду контекстного меню Edit
Unit Op Streams (Редактирование потоков единицы оборудования)
для задания параметров потоков выбранного аппарата; с помощью
команд меню Specifications (Спецификации) и др.
Рассмотрим команды меню Specifications.
Команда Select Streams (Выбор потоков) позволяет задавать
параметры для выбранных потоков технологической схемы. После
вызова команды выводится окно Select Streams для ввода ID номеров
потоков, которые можно либо ввести в поле с клавиатуры, либо указать
поток щелчком мыши в схеме, его номер появится в окне. После
нажатия кнопки ОК на экран выводится окно E
(Редактирования потоков), в которое вводится информация для всех
выбранных потоков. Ввод данных о составе и параметрах состояния
потока выполняется в соответствующие поля. Данные можно
редактировать и удалять. Кнопка Flash (Испарение) используется для
расчета равновесия потока с заданными параметрами состава и двумя
параметрами из трех: температуры, давления и доли пара. Кнопка
Comp List (Список комп.) выводит на экран текущий список
компонентов. После задания параметров потока нажимается кнопка
ОК.
Указание потоков для остальных команд меню Specifications
выполняется аналогично. Остальные команды позволяют:
− Feed Streams (Потоки питания) автоматический выбор всех
потоков питания технологической схемы;
− Cut Streams (Разрываемые потоки) автоматический выбор всех
разрываемых потоков технологической схемы;
− Copy Stream (Копирование потока) копировать все данные,
относящиеся к одному потоку, в другой поток. Для этого надо в окне
opy Stream (Копируемый поток) в поле Copy Stream (Копировать
C
поток) и поле to ввести, соответственно, номера исходного потока и
потока, куда будут копироваться данные;
dit Streams
59
− Select Cut Streams (Выбрать разрываемые потоки) переопределить
разрываемые потоки технологической схемы. В окне команды указать
номера потоков, которые нужно назначить в качестве разрываемых;
− Reset Cut Streams (Восстановить исходные разрываемые потоки)
восстановить исходные номера и параметры разрываемых потоков;
− Specifications/Load last snap shot (Загрузить последний срез)
восстанавливает рассчитываемые параметры потоков, если они были
сохранены до выполнения расчета схемы при помощи опции Take a
snap shot before running flowsheet (Выполнить предварительное
сохранение среза перед расчетом схемы) в окне команды
Run/Convergence (Расчет/Сходимость).
3.13. Упражнение. Задание параметров потоков питания
1. В задании T
выполнить команду Specifications/Select streams
(Спецификации/Выбор потоков). В окне Edit Streams
(Редактирование потоков) в соответствующие поля ввести значения
параметров потока питания: покомпонентные массовые расходы,
температуру и давление (см. задание 3.3).
2. Для сохранения данных нажать кнопку ОК.
3.14. Ввод параметров оборудования
Задание параметров оборудования выполняется в режиме Mode:
Simulation. По аналогии с заданием параметров потока, открыть окно
паспорта аппарата для ввода параметров оборудования можно,
используя двойной щелчок левой клавишей мыши на единице
оборудования, либо команду контекстного меню Edit Unit Op Data
(Редактирование параметров единицы оборудования), а также
соответствующие команды меню Specifications (Спецификации).
Меню Specifications/UnitOps (Спецификации/ Оборудование)
содержит команды для задания спецификаций аппаратов:
− Select UnitOps (Выбор оборудования) позволяет выбрать
отдельные единицы оборудования. Их выбор выполняется аналогично
выбору потоков;
− A
− C
ll UnitOps (Все оборудование) позволяет выбрать все единицы
оборудования;
opy UnitOps (Копирование аппарата) копировать все данные,
относящиеся к одному аппарату, в другой аппарат. Для этого надо в
UTOR1 ввести параметры потока питания. Для этого
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]