Файл: Программа ChemCad представляет собой инструментальные средств математического моделирования химико технологических процессов для решения задач исследования и проектирования как химикотехнологических систем, так и отдельных аппаратов.pdf

Ввод данных произвести самостоятельно, согласно техническому заданию.
67

Run/Convergence (Расчет/Сходимость)
68

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)
Convergence Method: метод Direct substitution (Простой итерации), метод Wegstein (Вегстейна) и Dominant Eigenvalue
(DEM) (Доминирующего собственного значения).
For Wegstein method only: (Только для метода Вегстейна:) задаются соответственно Wegstein lower bound (Нижняя граница) и Wegstein upper bound (Верхняя граница) – нижний предел (по умолчанию уста-новлено 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.
69

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.
Recycle Tolerances (Погрешности рециклов)
− Flow rate (Расхода компонента);
− Temperature (Температуры);
− Pressure (Давления);
− Vapor fraction (Доли пара);
− Enthalpy (Энтальпии).
70

Flash calculations (Расчете испарения) в списке Flash algorithm:
(Алгоритм расчета испарения:) выбирается алгоритм расчета для
Normal (Обычных) смесей или Electrolyte (Электролитов).
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);
Список 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;
-AutoCalc (автоматический расчет) – расчет по алгоритмам программы;
-Simultaneous modular (одновременной модуляр)
Список Steady State/Dynamics (Статическое/Динамическое) выбирается моделируемый режим.
71

Список Flow/Pressure Conversion (Преобразования Расхода/Давления) выбирается режим, требуемый для работы элемента NODE. В том случае, если такой элемент в схеме не используется, выбирается No conversion (Без преобразований).
Опции:

Для вывода показателей сходимости на каждой итерации назначается опция Display trace window (Отображать трассировку).

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).

Refresh data boxes after each run (Обновлять блоки данных после каждого расчета)

Опции Refresh data boxes after each iteration (Обновлять блоки данных после каждой итерации) позволяют обновлять информацию на PFD-диаграмме по окончанию расчета либо после каждой итерации 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 .
72

Опции:

Опция Allow dynamic editing anytime (Редактирование динамических данных в любом случае) 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.
73

Самостоятельно задать параметры сходимости, согласно техническому заданию.
74

Вызывается командой Run/Run
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. Может выдавать как предупреждения, так и сообщения об ошибках в окне (см. рис.).
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.
75

− Run Selected Unit Ops (Расчет выбранного оборудования) – выполняет расчет одной или более единиц выбранного оборудования.
− 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 командам меню Specifications/Unit Ops.
Run/Recycles (Расчет/Рециклы) – позволяет выбрать аппараты, включенные в рециклы, и рассчитать их.
По окончании расчета рециклов
ChemCad выдаст окно с сообщением о результатах расчета. Если расчет всех рециклов сошелся, выводится сообщение
Recycle calculations has converged
(Расчет рециклов сошелся).
Если расчет хотя бы одного из рециклов не сошелся, выводится сообщение
Recycle calculations did not converge
(Расчет рециклов не сходится).
76

1.
Выполнить моделирование всей технологической схемы.
Проанализировать полученные данные.
2.
Изменить данные для колонны 5,введя для кубового продукта долю пропана 1%.
3.
Для использования конечных результатов последнего моделирования в качестве начального приближения на вкладке
Сходимость выставить профиль инициализации (Initialization)– перезагрузка профиля колонны. Проанализировать полученные результаты.
77

Эта команда используется для просмотра всех данных моделирования.
Set flow Units (Размерности расхода) – выбор размерностей расхода, которые будут выдаваться при формировании отчетов.
Stream Compositions (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
Spesifications/Select Streams (Спецификации/Выбор потоков);
- Add Stream Group (создать группу потоков), а также редактировать и удалить группу.
− All Streams (Все потоки) – выводит на экран составы всех потоков технологической схемы;
− 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.
78

Команда Stream Properties (Свойства потоков) выводит на экран подменю с различными командами для просмотра свойств потоков.
-
Select Properties (Выбрать Свойства) позволяет выбрать нужные свойства потоков, которые будут выводиться при просмотре.
Далее идут меню аналогично подменю Stream Compositions
Остальных команд меню:
− UnitOps (Оборудование) – вывести исходные данные и рассчитанные величины для одной или более выбранных единиц оборудования;
- spec sheet (Лист спецификации) – вывод информации по выбранному обороруванию (или все оборудование all units) в программу Excel
-
Distillation (Дистиляция ) – вывод параметров оборудования колонны (возможно посмотреть параметры каждой тарелки)
79

- Tower Profiles (Профили по колонне) – вывести профиль 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;
− Column 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;
− 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;
80

− 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 Thermophysical/Pick solids;
− Mass and Energy Balances (массовый и энергетический баланс)
-
Consolidated Report (объединённый отчет ) позволяет сформировать и вывести общий отчет о выбранных компонентах, оборудовании, потоков.
Результаты просмотра можно сохранить в файле формата doc, выполнив команду Файл/Сохранить).
81

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.
Построение кривых равновесия (TPXY).
Команда позволяет получить кривую равновесия TPXY
(температура, давление, состав). Она используется для анализа взаимодействия компонентов и для проверки равновесных данных.
Enter components of interest (Задание интересующих компонентов) выбор тех соединений, которые составят смесь.
Для задания третьего компонента используется список Third
Component, где можно задать количество компонента Mole frac. (Мольная фракция).
Управление отображением на графике третьего компонента проводится опциями Show XY as actual composition
(Отобразить указанную смесь), Show XY excluding 3rd component (Отобразить, исключив 3-й компонент). На диаграмме будут отображаться графики только для первого компонента, количество второго компонента можно рассчитать, исходя из материального баланса.
82

83
В списке Mode (Режим)
− 0 Constant pressure (0 Фиксированное давление);
− 1 Constant temperature (1Фиксированная температура).
В зависимости от выбранного выше режима в поле Specify Pressure
(Значение давления) вводится значение давления, а в поле Estimation temperature
(Оценка температуры) начальное приближение температуры.
Число точек, выводимое на графике, задается в поле No. of points
(Число точек).
В поля X mol frac. from/ X mol frac. from to (Интервал мольных долей от/до) вводится интервал значений мольных долей, для которого будет построен график. Можно выбрать любой интервал, лежащий между нулем и единицей.
Область Display options (Параметры диаграммы) предназначены для управления выводом данных на диаграмму. Выбор размерностей величин, отображаемых на графике, выполняется в списке X axis units (Размерность осей):
− Mole fractions (Мольные доли) (принято по умолчанию);
− Weight fractions (Весовые доли).

Следующие опции позволяют подключить или отключить вывод соответствующей информации:
− Display text report (Отобразить отчет в текстовом виде) – вывод отчета в текстовом виде в редакторе Word Pad;
− Plot XY (отобразить график ХY) – вывод графиков для содержания первого компонента в паровой и жидкой фазе;
− Plot experimental data in XY (Отобразить экспериментальные данные) – отображение на графике точек необработанных экспериментальных данных;
− Plot TXY diagram (Графики температуры и XY) – кроме графика
XY вывести графики изотерм для первого вещества, если выбрана постоянной температура; либо изобары первого вещества, если постоянно давление.
− Plot activity coefficient (Отобразить график изменения коэффициента активности);
− Plot fugacity coefficient (Отобразить график изменения коэффициента фугитивности);
- Show unconverged TPXY points (Показать точки TPXY, которые не сошлись)
84

1.
Выполнить просмотр свойств: массовый расход потока, массовый расход паровой и жидкой фаз, молекулярный вес, энтальпию, массовые доли компонентов потоков 3,4,6 при текущих условиях процесса. Сохранить отчет.
2.
Выполнить просмотр составов потоков питания и продуктовых потоков. Сохранить файл.
3.
Построить температурный профиль для стабилизатора конденсата. Сохранить профиль колонны.
85