Báo cáo mẫu cho môn thực hành tin học ứng dụng trong CNHH
Mục lục Tổng quan về Pro/II I - Giới Thiệu Phần Mềm Pro/II II - 7 bước sử dụng phần mềm PROII III - Sơ đồ một quy trình dùng phần mềm PRO/II IV - Nhập dữ liệu và chọn thuật toán V - Kiểm tra độ tin cậy của kết quả VI - Một số công cụ hỗ trợ CHI TIẾT CÁC THIẾT BỊ A- FLASH 1. Giới thiệu 2. Phương pháp tính toán 3. Flash drum B-SHORTCUT 1. Giới thiệu tổng quan 2. Phương pháp tính toán 3. Phân loại mô hình chưng cất: 4. Phân loại C-CHƯNG CẤT 1. Thuật toán Inside Out 2. Thuật toán Chemdist - 1 - 3. Thuật toán Eldist 4. Tính toán thuỷ động lực học cho tháp chưng c ất 5. Tốc độ và kích thước của tháp đĩa D- SIDE COLUMN 1. Giới thiệu 2. Phân loại: 3. Phương pháp tính toán: VÍ DỤ Bài toán 1 Bài toán 2 - 2 - TỔNG QUAN VỀ PRO/II I - Giới Thiệu Phần Mềm Pro / II PROII là phần mềm của công ty SIMSCI, dẫn đầu trong lĩnh vực mô phỏng công nghệ từ năm 1967. Công ty SIMSCI là thành viên của Intelligent Automation Division, thuộc công ty Invensys. (địa chỉ website: http://www.simsci-esscor.c om ) hoạt động trong lĩnh vực điều khiển tự động, cung cấp các phần mềm ứng dụng trong công nghệ lọc hoá dầu, thực phẩm, năng lượng,… Phần mềm PRO/II là phần mềm mô phỏng trợ giúp các kỹ sư công nghệ hoá học, dầu khí, Polimer…Từ việc tách ra dầu và khí đến những quy trình chưng cất, PRO/II kết hợp những tài nguyên dữ liệu của thư viện thành phần hóa học rộng lớn và phương pháp dự đoán thuộc tính nhiệt động tiên tiến nhất. PRO/II là công cụ tính toán dễ dàng các cân bằng vật chất và năng lượng, nhằm mô phỏng quy trình ở trạng thái ổn định; theo dõi, tối ưu hóa, cải thiện năng suất… Có thể vào trang chủ PRO/II để biết chi tiết về phần mềm,cách dùng và nhiều hổ trợ khác,có thể đăng kí mua bản PRO/II. II - 7 bước sử dụng phần mềm PROII Sự mô phỏng kết quả tới Desktop được thực hiện qua 7 buớc: 1) Vẽ sơ đồ qui trình sản xuất: Lựa chọn hoạt động đơn vị thích hợp từ PRO/II từ những biểu tượng thích hợp, trỏ vào nút biểu tượng, kích chuột, và thả đơn vị trong phạm vi hoạt động bằng cách kích lần nữa. Xác định rõ những dòng bằng cách chọn nút STREAM, kích chuột cho đầu vào và ra mỗi đơn vị công nghệ. - 3 - 2) Định rõ những thành phần: Kích nút biểu tượng những thành phần để vào một danh sách tất cả các thành phần trong quá trình. Chọn từ hơn 1,700 thành phần đuợc xây dựng trong cơ sở dữ liệu của SIMSCI bằng cách đánh vào tên thành phần hoặc lựa chọn từ danh sách đuợc xác định trước đó. - 4 - 3) Lựa chọn những phương thức Tính toán Nhiệt động: - 5 - Kích nút sơ đồ pha để chọn những phương thức nhiệt động từ danh sách những phương thức thường sử dụng, khái quát hóa, phương trình trạng thái, phương thức chất lỏng hoạt động, và những gói dữ liệu đặc biệt. 4) Định rõ những dòng được nhập liệu: - 6 - Nhấn đúp vào mỗi dòng nhập liệu ngoài để cung cấp dữ liệu dòng ( lưu luợng chảy, thành phần, nhiệt độ, áp suất ). 5) Cung cấp những điều kiện cho Qui trình Nhấn đúp vào mỗi biểu tượng đơn vị hoạt động trong sơ đồ qui trình sản xuất , và cung cấp dữ liệu ( những vùng dữ liệu đuợc phác thảo màu đỏ). Khi nhập dữ liệu quá trình, vùng dữ liệu thay đổi màu từ đỏ đến xanh. 6) Chạy mô phỏng - 7 - Một lần bạn cung cấp tất cả dữ liệu đuợc yêu cầu và không còn nhìn thấy những vùng đỏ, vậy là bạn sẵn sàng để chạy sự mô phỏng 7) Xem kết quả: - 8 - Sau khi chạy xong quá trình mô phỏng, bạn có thể xem lại những kết quả và xếp thành bảng sử dụng báo cáo để in mặc định hoặc trực tiếp trong Excel. III - Sơ đồ một quy trình dùng phần mềm PRO/II IV - Nhập dữ liệu và chọn thuật toán 1) Nhập dữ liệu : Khi nhập dữ liệu cần chú ý đến tính hợp lý các thông số công nghệ thực tế, do thiết bị có thể bị hư hỏng và cho kết quả sai mà không biết.Chương trình muốn hội tụ các thông số phải tương ứng và hài hoà với nhau. Một thông số không hợp lý làm quá trình tính toán không hội tụ làm không biết nguyên nhân. Quá trình nhập dữ liệu chỉ cần nhập một phần các giá trị cần thiết, các thông số còn lại được tính toán khi chạy chương trình. Thông số được chia ra làm 3 loại: • Thông số không đổi: là thông số giữ cố định trong suốt quá trình tính toán như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dòng trích ngang… • Thông số ước lượng : là thông số phải khai báo hoặc không cần khai báo tuỳ ý. Đối với thông số này, bộ tính toán - 9 - xem như là giá trị đầu của thuật toán lặp, kết quả tính toán có thể khác so với giá trị ước lượng ban đầu. Tuy nhiên kết quả ước lượng phải gần kề với giá trị kết quả thì chương trình mới hội tụ. • Thông số không cung cấp: là thông số không cần nhập, được phần mềm qui định. Khi nhập xong dữ liệu vào, ô thông số chuyển sang màu xanh. Nếu dữ kiện vẫn còn thiếu thì ô có màu đỏ và cần bổ sung cho khi nào chuyển sang màu xanh thì mới được chạy chương trình. 2) Chọn thuật toán: Trong quá trình lặp, PRO II cần các giá trị ban đầu của thông số, từ đó PRÔ II tự động ước lượng bằng công cụ IEG dựa trên các thông số đã cung cấp. IEG chỉ được sử dụng hai thuật toán lặp I/O và Chemdist trong PRO/II. Khi mô phỏng quá trính chưng cất dầu mỏ thì I/O thường được sử dụng vì giải nhanh và phù hợp cho các hệ Hydrocacbon. Phương pháp tính lặp I/O (inside/outside): chia công việc tính toán thành hai vòng lặp, vòng lặp nội và vòng lặp ngoại.Vòng lặp nội PRO/II giải các phương trình của cột chưng cất: phương trình cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt và điều kiện biên. Vòng lặp nội dùng phương pháp tính gần đúng nên xác định các biên số rất nhanh. Sau khi vòng lặp nội đã hội tụ (sai số giữa hai lần lặp đạt yêu cầu) thì PRO/II chuyển sang tính vòng lặp ngoại. Tại vòng lặp ngoại, sẽ tính các giá trịi như K (độ bay hơi tương đối ), H (enthalpy) dựa trên kết quả vòng lặp nội về thành phần, nhiệt độ. Việc tính toán các phương trình nhiệt động có thể chiếm tới 80% thời gian tính toán vì đây là các phương trình phức tạp về thành phần và áp suất. PRO/II chia làm hai vòng lặp nội và ngoại để giảm số lần giải các phương trình nhiệt động, trong đó có vòng lặp nội tính toán gần đúng. - 10 - [...]... phát sinh trong hoạt động và trong hệ số nhớt Chemdish cho phép 2 pha lỏng được tạo thành trên bất kì đĩa nào trong tháp và cung cấp cấu hình của 2 pha lỏng ngưng tụ Chemdish với những phản ứng hóa học cho phép thủ tục InLine cho những phản ứng phi động lực học Chemdish trong Pro/II là phương pháp Newton phù hợp để giải quyết những vấn đề chưng cất phi lí tưởng liên quan đến 1 số lĩnh vực trong hóa... Tính tốn thuỷ động lực học cho tháp chưng c ất Pro II chứa những phương pháp tính tốn cho tốc độ và kích cỡ của tháp đĩa, và cho những mơ hình tháp đệm được đệm với vật liệu bất kì hay vật liệu có cấu trúc Tháp đĩa được chọn nhiều hơn tháp đệm để ứng dụng cho những trường hợp tốc độ của lỏng lớn Trong khi đó tháp đệm thích hợp hơn tháp đĩa trong trường hợp chưng cất chân khơng và cho những trường hợp... Eldist trong pro/II là sự kết hợp của phương pháp Newton được sử dụng trong Chemdist để giải phương trìh MESH và giải quyết phương trình riêng cho pha lỏng được mơ tả trong mơ hình tốn Section – Electrolyte Thuật tốn cơ bản: Phương trình Mesh được giải quyết nhờ thuật tốn Newton-Raphson tính tốn lặp vòng ngồi, trong khi phương trình riêng cho pha lỏng với giá trị K thì được tính tốn bằng pp lặp vòng trong. .. nhiệt động đơn giản cho enthalpy và giá trị độ bay hơi tương đối K được sủ dụng trong vòng lặp trong Cùng với những mơ hình đơn giản thì sự lựa chọn biến ban đầu cho phép vòng lặp trong giải quyết một cách chính xác và đáng tin cậy Ở vòng lặp ngồi những thơng số của mơ hình nhiệt động đơn giản được cập nhật dựa trên những thành phần mới và kết quả của q trình tính tốn nhiệt động chặt chẽ Khi nào mà... Quy trình Fenske: Mối quan hệ giữa tốc độ hố hơi giữa cấu tử i và cấu tử j trên mỗi đĩa trong tháp được thể hiện qua phương trình sau - 16 - αi = N yN j / xj N yi / xi N N = Kj N Ki N với x:thành phần mol trong pha lỏng y:thành phần mol trong pha hơi chỉ số i, j tương ứng với cấu tử i và j chỉ số N là số đĩa phản ứng Đối với những tháp có độ bay hơi giữa các cấu tử chênh lệch rất nhỏ, ta có thể định... thhiết bị ngưng tụ Chỉ được áp dụng cho pp chưng cất nghiêm ngặt Complex column Là tháp có nhiều hơn 2 sản phẩm, 2 mẫu chưng cất được ứng dụng cho complex column Tháp tinh chế sản phẩm nặng: cực kì phù hợp cho dạng mẫu chưng cất thứ 2 C- CHƯNG CẤT Đối với hầu hết các hệ, SimSci thường sử dụng thuật tốn I/O Khi 1 bài tốn có thể sử dụng nhiều hơn 1 thuật tốn thì thuật tốn... hoc (nhỏ khoảng 10%) Những điều kiện này là những va chạm chung trong chưng cất như chống lại phân đoạn thơ khi mà lẽ ra nên lựa chọn phương pháp I/O Chemdish dùng để giải quyết tốt cả vấn đề cân bằng hơi- lỏng và cân bằng hơi- lỏng- lỏng như 1 phản ứng hóa học Biểu đồ cân bằng đĩa cho trường hợp chưng cất 2 pha khơng có phản ứng hóa học - 22 - Những biểu thức được miêu tả như sau : Cân bằng khối lượng:... cấp cho mâm thứ i Ti = nhiệt độ mâm thứ i X i,j = ln(x i,j) của phân mol lỏng Y i,j = ln(y i,j) của phân mol khí NC = số cấu tử NT = số đĩa - 23 - 3 Thuật tốn Eldist Eldish là dạng mở rộng của Chemdish áp dụng cho mẫu chưng cất dung dịch chất điện li Nó được giải quyết nhờ sử dụng nhóm phần mếm thứ 3 từ hệ thống OLI Máy tính tính tốn trực tiếp giá trị độ bay hơi tương đối K mà đã được chuyển hóa thành... chứa những phần tính tốn cho những trạng thái cân bằng tách chẳng hạn như flash drums , mixers,valves,splitters Flash calculations cũng thường được dùng để xác định trạng thái nhiệt động của mỗi dòng vào cho một số đơn vị vận hành Đối với Flash calculation cho 1 vài dòng, ở đây có sự tổng cộng của NC và 3 mức độ của tự do NC là số của tất cả các cấu tử trong dòng này Nếu thành phần cấu tạo của dòng... Vòng lặp trong giải hệ phương trình sau: Trong đó Hj : Nhiệt cân bằng cho mỗi mâm SPk : các đặc tính thiết kế chi tiết kĩ thuật Hệ phương trình này được giải bằng phương pháp Newton-Raphson Vòng lặp ngồi: Vòng lặp ngồi trong thuật tốn này cập nhật dữ liệu từ những thơng số của các mơ hình nhiệt động đơn giản và kiểm tra sự hội tụ Ở vòng lặp trong, những phương trình chưng cất được tính tốn cho mơ hình . tượng những thành phần để vào một danh sách tất cả các thành phần trong quá trình. Chọn từ hơn 1,700 thành phần đuợc xây dựng trong cơ sở dữ liệu của SIMSCI bằng cách đánh vào tên thành phần. đĩa trong tháp được thể hiện qua phương trình sau - 16 - N i N j N i N i N j j N N i K K xy xy == / / α với x:thành phần mol trong pha lỏng y:thành phần mol trong pha hơi chỉ số i, j tương ứng. tương đối K được sủ dụng trong vòng lặp trong. Cùng với những mô hình đơn giản thì sự lựa chọn biến ban đầu cho phép vòng lặp trong giải quyết một cách chính xác và đáng tin cậy. Ở vòng lặp