Расчет сложной химико-технологической системы

Далее рассматриваем матрицу Н по алгоритму:

- после исключения из матрицы j-го блока продолжаем анализ последовательно от (j+1)-го до N-го блока; тогда после первого блока как следующий расчетный блок ВПРС- восьмой; затем- девятый, десятый. После перебора всех N=12 блоков возвращаемся на начало матрицы Н’, уменьшившейся в размерах. Алгоритм повторяем многократно, пока в ВПРС не будут включены все блоки ХТС. Текст программы приведен в приложении А.

4. Математическое описание элементов ХТС

Программа расчета приведена в приложении Б.

Для проверки расчета концентраций пересчитываем концентрации в доли компонентов с помощью Excel и составляем таблицу выхода каждого компонента A-W в потоках 1-20, где суммарное значение долей в потоке должно быть равно единице.

Для пересчета концентраций в доли используем формулу:

,

где Сi – концентрация каждого компонента;

Результаты расчета приведены в приложении В.

5.ВЫВОД

Исходя из полученных значений можно сделать вывод, что расчет произведен верно и с точки зрения химической кинетики и с точки зрения материального баланса.

Данная курсовая работа обучает расчету сложных ХТС, используя простые алгоритмы. Также она будет незаменимым помощником при расчете дипломного проекта. Однако она не дает полного представления о химическом производстве, так как мы имели дело не с аппаратами, а с последовательностью черных ящиков.

Данный проект можно выполнить и без использования ЭВМ, но это лишь увеличит время выполнения расчетов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Самойлов Н.А. Примеры и задачи по курсу  “Применение ЭВМ в химической технологии”

2.Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии.

3.Умергалин Т.Г. Математическое моделирование основных химико-технологических процессов. Учебное пособие. Уфа 2001

Приложение А

Программа на языке Паскаль для расчета ВПРС

program LAB1;

uses crt;

label met1, met2, met3;

var H:array [1..12,1..12] of real;

vprs:array [1..12] of real;

s:real;

i,j,n,k,m:integer;

begin

clrscr;

h[1,2]:=1; h[2,3]:=1; h[2,8]:=1; h[3,4]:=1; h[4,5]:=1; h[5,10]:=1;

h[6,7]:=1; h[8,9]:=1; h[9,4]:=1; h[9,12]:=1; h[10,11]:=1; h[11,6]:=1;

k:=0;n:=12;

met2:

for j:=1 to n do

begin s:=0; for i:=1 to n do s:=s+h[i,j];

if (s<0) or (s>0) then goto met1;

for m:=1 to k+1 do

begin if j=vprs[m] then goto met1; end;

k:=k+1; vprs[k]:=j; i:=j;

for j:=1 to n do h[i,j]:=0; met1:

end;

if k=n then goto met3 else goto met2;

met3:  for i:=1 to n do

write('  ',vprs[i]:2:0,',');

readln; end.

Результаты расчета

Таким образом, последовательность расчета сложной химико-технологической системы на основе матрицы смежности такова:

ВПРС= 1,  2,  3,  8,  9,  4,  5,  10,  11, 6, 7, 12

Исходя из полученной ВПРС, уравнений протекающих реакций и других исходных данных, рассчитываем данную ХТС.

Приложение Б

Программа на языке паскаль для расчета данной химико-технологической системы

program raschet2;

uses crt;

const

e1=7; e2=10; e3=12; e4=20; e5=22; e6=33; e7= 49; e8=21; e9=90; e10=54;

e11=80; e12=28; e13=70; e14=17; e15=6; e16=37;

y=0.3; b1=0.3;b2=0.5;b3=0.2;b4=0.6;

mA1=1;

G1=25;

k1=0.0021; k2=0.0066; k3=0.0019;

k4=0.0033;k5=0.0055;k6=0.0069;

k7=0.0081;k8=0.0032;k9=0.0028;

k10=0.0057;k11=0.0099;k12=0.0002;

k13=0.0088;k14=0.0012;k15=0.0076;

k16=0.0038;

t1=5; t8=40; t5=25; t6=30;

Tem1=600; Tem5=450;

Tem8=300; Tem6=350;

var G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8,G9,G10,

G11 ,G14,G15,G16,G17,G18,G19,G20,

mW6,mW7,yW7,mV6,mV7,yV7,mY6,mY61

mZ61,mZ6,mY61,mL5,mL10,yL10,mX5,mX10

yX10,mP5,mP51,mT12,mT8,mU8,mU12,yT12

yU12,mD9,mD8,yD9,mN8,mN81,mM8,mM81

mE81,mE8,mS8,mU8,mS81,mT8,mM81,yC2

yB2,mB1,mC1,mA1:real;

BEGIN

clrscr;

k1:= k01*exp((-e1/(8.31* Tem1))*ln(2.7));

k2:= k02*exp((-e2/(8.31* Tem1))*ln(2.7));

k3:= k03*exp((-e3/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k4:= k04*exp((-e4/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k5:= k05*exp((-e5/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k6:= k06*exp((-e6/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k7:= k07*exp((-e7/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k8:= k08*exp((-e8/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k9:= k09*exp((-e9/(8.31* Tem 8))*ln(2.7));

k10:= k010*exp((-e10/(8.31* Tem 5))*ln(2.7));

k11:= k011*exp((-e11/(8.31* Tem 5))*ln(2.7));

k12:= k012*exp((-e12/(8.31* Tem 5))*ln(2.7));

k13:= k013*exp((-e13/(8.31* Tem 6))*ln(2.7));

k14:= k014*exp((-e14/(8.31* Tem 6))*ln(2.7));

k15:= k015*exp((-e15/(8.31* Tem 6))*ln(2.7));

k16:= k016*exp((-e16/(8.31* Tem 6))*ln(2.7));

{Reaktor_1}

G2:=G1;

mB1:=mA1*k1*t1;

mC1:=mA1*k2* t1;

{Delitel_2}

G6:=G2*b1;

G3:=G2-G6;

yB2:=1;

yC2:=1;

mC2:=mC1;

mB2:=mB1;

{Teploobmennik_3}

G4:=G3;

{Reaktor_8}

G7:=G6;

mM81:=mC2*k3*t8;

mE81:=mM81*k5* t8;

mT8:=mE81*k7* t8;

mS81:=mE81*k6* t8;

mU8:=mS81*k8* t8;

mS8:=mS1-mU8;

mE8:=mE81-mS81-mT8;

mM8:=mM81-mE1;

mN81:=mC2*k4* θ8;

mD8:=mN81*k9* θ8;

mN8:=mN81-mD8;

{Absorber_9}

G8:=G7*b2;

G9:=G7-G8;

yD9:=1;

mD9:=mD8;

{Smesitel_4}

G5:=G4+G8;

{Kolonna_12}

G10:=G9*y;

G11:=G9-G10;

yT12:=1;

yU12:=1;

mT12:=mT8;

mU12:=mU8;

{Reaktor_5}

G15:=G5;

mP51:=(mB2+mD9)*k10*t5;

mL5:=mP51*k11*t5;

mX5:=mP51*k12*t5;

mP5:=mP51-mL5-mX5;

{Delitel_10}

G14:=G15*b3;

G16:=G15-G14;

yX10:=1;

mX10:=mX5;

yL10:=1;

mL10:=mL5;

{Smesitel_11}

G17:=G11+G16;

G18:=G17;

{Reaktor_6}

mY61:=(mU12+mL10)*k13*t6;

mZ61:=mY61*k14*t6;

mV6:=mZ61*k15*t6;

mW6:=mZ61*k16*t6;

mZ6:=mZ61-mW6-mV6;

mY6:=mY61-mZ61;

{Absorber_7}

G19:=G18*b4;

G20:=G18-G19;

yV7:=1;

mV7:=mV6;

yW7:=1;

mW7:=mW6;

Writeln (‘Potoki’);

writeln(‘  G1=’,G1, ‘  G2=’,G2, ‘  G3=’,G3, ‘  G4=’,G4, ‘  G5=’,G5, ‘  G6=’,G6,

‘  G7=’,G7, ‘  G8=’,G8, ‘  G9=’,G9, ‘  G10=’,G10, ‘  G11=’,G11, ‘  G12=’,G12,

‘  G13=’,G13, ‘  G14=’,G14, ‘  G15=’,G15, ‘  G16=’,G16, ‘  G17=’,G17, ‘  G18=’,G18,‘  G19=’,G19, '  G20=',G20);

Writeln (‘Koncentratsii vihodyaschih veschestv’);

Writeln(‘Reaktor_1’,’  mB1=’,mB1,’   mC1=’,mC1);

Writeln(‘Delitel_2’,’   mC2=’,mC2,’   mB2=’,mB2);

Writeln(‘Reaktor_8’,’  mT8=’,mT8,’   mD8=’,mD8,’   mU8=’,mU8);

Writeln(‘Absorber_9’,’   mD9=’,mD9);

Writeln(‘Kolonna_12’,’   mT12=’,mT12,’   mU12=’,mU12);

Writeln(‘Reaktor_5’,’   mL5=’,mL5,’   mX5=’,mX5);

Writeln(‘Delitel_10’,’   mX10=’,mX10,’   mL10=’,mL10);

Writeln(‘Reaktor_6’,’   mV6=’,mV6,’   mW6=’,mW6);

Writeln(‘Absorber_7’,’   mV7=’,mV7,’   mW7=’,mW7);

END.

Результаты расчета

Потоки

Выходящие концентрации веществ

2

Приложение В