ФЭА / АИТ / ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА по дисциплине: «Моделирование систем» Математическое моделирование технологических процессов
(автор - student, добавлено - 22-03-2014, 12:40)
СКАЧАТЬ:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА по дисциплине: «Моделирование систем»
Математическое моделирование технологических процессов
Исходная схема имеет вид:
1. Используя кнопку на панели инструментов или команду Run/Run All (Счет/Счет всего), выполнили моделирование всей технологической схемы стабилизатора конденсата. 2. Изменили данные для стабилизатора, введя для кубового продукта долю 3. Снова выполнили моделирование схемы.
Интерактивный просмотр результатов Используя команды меню Results/Stream Composition (Просмотр/Состав потока), выполним просмотр составов потоков питания и продуктовых потоков:
продуктовые потоки: потоки питания:
Используя команду Plot/Envelopes (Граф./Фазовая диаграмма), построим для потока номер 5 фазовую диаграмму. Построим линии для долей пара, равных 0.5 и 0.75. Для этого в окне Phase Envelope в первое поле, обозначенное как Vapor fraction (Доля пара), ввели значение - 0.5, а во второе поле - 0.75.
Построили температурный профиль для стабилизатора конденсата. Для этого выполнили команду Plot/Tower Profiles (Начертить/Профили колонны). В окне Profile Options (Опции профиля) отметили- Plot Temperature profile (Начертить температурный профиль).
Эта диаграмма показывает, что при увеличении номеров тарелок, температура повышается, т.е. температура низа больше, чем температура верха.
Составление отчетов Для потоков 1, 5, 8 и 9 распечатаем составы потоков, выраженные в массовых расходах и мольных долях, а также все свойства потоков, установленные по умолчанию! Для выбора потоков выполним команду Output/Report/Select Streams (Вывод/Отчет/Выбор потоков). В окне Select Streams выберем опцию Select streams from flowsheet (Выбрать потоки на схеме) и выберем необходимые потоки на схеме, после чего они автоматически будут занесены в поля Enter the stream BD's окна Select Streams. Для выбора единиц расхода составов потоков выполним команду Получим отчет в следующем виде: CHEMCAD 5.2.0 Page 6
Job Name: TUTOR Date: 04/02/2008 Time: 11:56:37 STREAM PROPERTIES
Stream No. 1 5 8 9 Name - - Overall - - Molar flow kmol/h 2536.7226 2512.3312 9.7645 14.6266 Mass flow kg/h 50000.0043 48552.5521 349.7745 1097.6703 Temp C 25.0000 8.3985 27.7366 115.9360 Pres bar 15.0000 14.1000 9.0000 9.3000 Vapor mole fraction 1.000 1.000 1.000 0.0000 Enth MJ/h -1.9519E+005 -1.9364E+005 -937.37 -2380.9 Tc C -43.5195 -48 .4188 69.1708 203.1747 Pc bar 67.9474 64.3889 66.5991 34.8983 Std. sp gr. wtr = 1 0.337 0.333 0.447 0.634 Std. sp gr. air = 1 0.681 0.667 1.237 2.591 Degree API 287.9290 293.1070 185.2733 91.6094 Average mol wt 19.7105 19.3257 35.8211 75.0461 Actual dens kg/m3 12.5291 12.2830 14.3392 512.5878 Actual vol m3/h 3990.7069 3952.8305 24.3929 2.1414 Std liq m3/h 148.3422 145.8262 0.7837 1.7323 Std vap 0 C m3/h 56857.2051 56310.5059 218.8577 327.8357 - - Vapor only - - Molar flow kmol/h 2536.7226 2512.3312 9.7645 Mass flow kg/h 50000.0043 48552.5521 349.7745 Average mol wt 19.7105 19.3257 35.8211 Actual dens kg/m3 12.5291 12.2830 14.3392 Actual vol m3/h 3990.7069 3952.8305 24.3929 Std liq m3/h 148.3422 145.8262 0.7837 Std vap 0 C m3/h 56857.2051 56310.5059 218.8577 Cp kJ/kg-K 2.1466 2.1191 1.8881 Z factor 0.9521 0.9478 0.8988 Visc N-s/m2 1.103e-005 1.056e-005 9.295e-006 Th cond W/m-K 0.0316 0.0296 0.0221 - - Liquid only - - Molar flow kmol/h 14.6266 Mass flow kg/h 1097.6703 Average mol wt 75.0461 Actual dens kg/m3 512.5878 Actual vol m3/h 2.1414 Std liq m3/h 1.7323 Std vap 0 C m3/h 327.8357 Cp kJ/kg-K 2.9147 Z factor 0.0416 Visc N-s/m2 0.0001209 Th cond W/m-K 0.0807 Surf tens N/m 0.0055
CHEMCAD 5.2.0 Page 7
Job Name: TUTOR Date: 04/02/2008 Time: 11:56:37 FLOW SUMMARIES
Stream No. 1 5 8 9 Stream Name Temp C 25.0000 8.3985 27.7366 115.9360 Pres bar 15.0000 14.1000 9.0000 9.3000 Enth MJ/h -1.9519E+005 -1.9364E+005 -937.37 -2380.9 Vapor mass fraction 1.0000 1.0000 1.0000 0.00000 Total kg/h 50000.0043 48552.5521 349.7745 1097.6703 Flowrates in kg/h Nitrogen 1500.0000 1499.6117 0.3884 0.0000 Methane 33500.0007 33462.9266 37.0747 0.0000 Ethane 7500.0001 7425.3089 74.6912 0.0001 Propane 4500.0000 4312.2938 181.2513 6.4548 I-Butane 500.0000 439.7529 11.6374 48.6097 N-Butane 500.0000 412.9333 11.4104 75.6562 I-Pentane 1000.0000 636.0281 19.7533 344.2187 N-Pentane 400.0000 239.1820 7.8076 153.0104 N-Hexane 600.0000 124.5192 5.7602 469.7205 Исследование параметрической чувствительности Используя команду Run/Sensitivity Study (Счет/Исследование чувстви Температуру в кипятильнике колонны установим равной 240 °F. Для этого в окне TOWR Distillation Column (Ректификационная колонна) выберем раздел Specifications (Спецификации). В списке Select reboiler mode: (Выбор режима куба:) установим режим 3 Bottom product temperature (3 Температура куба) и в поле Specification (Спецификация) введем значение 240. В окне Sensitivity Analysis (Анализ чувствительности) с помощью команды New Analysis (Новый анализ) зададим имя анализа – Analysis 1. Выполним команду Edit Independent Variable (Определение независимой переменной). В окне Independent Variable (Независимая переменная) выберем Stream (Поток), в поле Object П (ГО номер объекта) введем номер потока – 1, из списка Variable4 выберем 2 Pressure. Установим Variable Units (Единицы измерения переменной) 4 Pressure. Для задания интервалов варьирования переменной анализа в поле Vary this variable from (Начальное значение переменной) введем значение 150, в поле to (Конечное значение переменной) – 250, в поле in equal steps (С равными шагами) –10.
Для задания второй входной переменной выполним команду Edit independent Parameter (Optional) (Определение независимого параметра (Произвольного)). В окне Independent Parameter (2nd Independent Variable) (Независимый параметр (2-ая независимая переменная)) выбрать Stream (Поток), в поле Object ГО (ГО номер объекта) введем номер потока - 1, из списка Variable выберем 5 Total mole rate (Полный мольный расход). Установим Variable Units (Единицы измерения переменной) 1 Mole Rate (Мольный расход). Для задания интервалов варьирования переменной анализа в поле Vary this variable from (Начальное значение переменной) введем значение 4000, в поле to (Конечное значение переменной)– 6000, в поле in equal steps (С равными шагами) – 10.
Для задания выходных переменных выполним команду Edit Recorded Variables (Определение перечня зависимых переменных). В качестве Dependent Variable 1 (Зависимой переменной 1) используем Stream (Поток), в поле Object ГО введем номер потока – 9. В списке Variable (Переменная) выберем Comp mole rate (Мольный расход компонента), в списке Сотр (Компонент) – Propane (Пропан). В списке Variable units – 1 Mole rate. В качестве Dependent Variable 2 (Зависимой переменной 2) используем, Stream (Поток), в поле Object Ш введем номер потока – 5. В списке Variable (Переменная) выберем 1 Temperature, а в списке Variable units – 2 Temperature.
Используя команду Run All (Счет всего), выполним моделирование. Для просмотра и вывода результатов анализа в графической и табличной форме используем команду Plot Results (Графики результатов).
Применение контроллеров Одним из часто используемых модулей в УМП CHEMCAD является модуль Controller(CONT) - контроллер. Функциональное назначение контроллера – изменение в процессе итерационного расчета схемы какой-либо независимой переменной А технологического процесса, используя данные измерений одной или двух переменных технологического процесса. В поток перед вентилем вставим контроллер с ID=9. Выполним настройку параметров контроллера так, чтобы выходное давление после вентиля №5 было линейной функцией давления потока №1.
3. Выполним расчет. Проверим значение давления после вентиля №5 и сравнить его с давлением потока №1: CHEMCAD 5.2.0 Page 1
Job Name: TUTORctrl Date: 04/02/2008 Time: 13:05:30
Stream No. 1 7 Name - - Overall - - Molar flow kmol/h 2721.5544 26.1683 Mass flow kg/h 53643.1236 1552.9079 Temp C 25.0000 -20.9603 Pres bar 15.0000 12.0000 Vapor mole fraction 1.000 0.02110 Enth MJ/h -2.0941E+005 -4112.3 Tc C -43.5194 168.2282 4. Изменим давление потока №1 с 15 до 12 бар. Убедимся в изменении давления после вентиля №5: CHEMCAD 5.2.0 Page 1
Job Name: TUTORctrl Date: 04/02/2008 Time: 13:04:46
Stream No. 1 7 Name - - Overall - - Molar flow kmol/h 2721.5544 18.3096 Mass flow kg/h 53643.1236 1152.8687 Temp C 25.0000 -20.6964 Pres bar 12.0000 9.6000 Vapor mole fraction 1.000 0.01571 Enth MJ/h -2.0920E+005 -3000.9
5. Вставим в поток №5 контроллер с ID=7. Выполнимнастройку параметров контроллера таким образом, чтобы расход потока №5 составил 45000 кг/час:
6. Выполним расчет схемы, проверим массовый расход потока №5.
7. Добавим из банка данных в список компонентов проекта этилмеркаптан.
8. Нарисуем технологическую линию подачи этилмеркаптана в поток газа №5. Объединение потоков выполним с помощью модуля: «смеситель потоков» (MIXE). 9. Зададим параметры потока индикаторного газа. – Индикаторный газ: этилмеркаптан; ● Температура, °С 20.0; ● Давление, бар 20.0; ● Расход, кг/час 20.0;
Установим содержание индикаторного газа в потоке осушенного газа равным 5ппм.
10. Выполним расчет схемы.
11. Вставим в поток после контроллера №7 еще один контроллер с ID=8. Выполним настройку параметров контроллера таким образом, чтобы мольное содержание этилмеркаптана в потоке №5 составило 5ппм.
12. Выполним расчет схемы и убедимся, что содержание этилмеркаптана в потоке №5 составляет 5ппм.
13. Изменим содержание этилмеркаптана с 5ппм до 8 ппм.
14. Приведем ID аппаратов и потоков, расставив комментарии к контроллерам.
Похожие статьи:
|
|