УДК 66.001.57:66.01.011:65.015.13:65.011.56:519.7 С12

Рецензент

д-р техн. наук, проф. А. А, Кетов

Саулин, Д. В.

С12 Design-II для Windows. Описание модулей оборудования и примеры их использования: конспект лекций / Д. В. Сау­ лин.— Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. - 107 с.

ISBN 978-5-398-00114-3

Описан порядок составления задания в операционной оболочке Design-П for Windows. Кратко приведено описание основных модулей обору­ дования, рассмотрены их возможности и основные принципы функциониро­ вания и ограничения. Даны также рекомендации для пользователя.

Предназначено для использования в лабораторных и практических ра­ ботах для ряда химико-технологических курсов, а также для курсового и ди­ пломного проектирования.

УДК 66.001.57:66.01.011:65.015.13:65.011.56:519.7

ВВЕДЕНИЕ

Хорошо известно, что в последнее время особое внимание в промышленности стало обращаться на оптимизацию производст­ венных процессов. Однако из-за высокой интеграции химико-тех­ нологических процессов их анализ и оптимизация весьма сложны и неизменно требуют применения вычислительной техники. Отсут­ ствие соответствующего программного обеспечения, наряду с огра­ ничением стоимости работ и времени, необходимых для выполне­ ния работ, может привести к анализу и оптимизации только части существующей технологии или рассмотрению меньшего количест­ ва вариантов технических решений. Кроме того, для более полной проработки режимов работы технологии и управления в масштабах завода в некоторых случаях возникает необходимость моделирова­ ния химико-технологических систем в динамических условиях.

Ранее процесс моделирования технологических процессов

исистем требовал применения языков программирования и поэто­ му использовался исключительно специалистами, свободно разби­ рающимися в химической технологии, моделировании и програм­ мировании. Бурное развитие мощных персональных компьютеров

иинтуитивных графических интерфейсов пользователя позволило создать специализированные программные оболочки, автоматизи­ рующие сложные вычисления и наглядно отображающие результа­ ты расчета. Сейчас в мире существует небольшой выбор конкурен­ тоспособных программных оболочек для моделирования стацио­ нарных, динамических и периодических химико-технологических систем, которые применяются для проведения технологических расчетов при инженерном анализе и проектировании. При исполь­ зовании этих программных оболочек пользователю нет необходи­ мости очень хорошо знать языки программирования, так как про­ цесс составления модели производства заключается в использова­ нии базы данных по процессам, с помощью которой пользователь на экране компьютера составляет технологическую схему, соеди­ няя аппараты технологическими потоками.

Бурное развитие компьютерного моделирования ХТС началось в конце 50-х и было связано с переводом расчета материальных

итепловых балансов ХТС на компьютер. Расчеты проводились

спомощью моделирующей программы Flexible Flowsheet. В даль­ нейшем в течение 60-70-х годов происходило бурное развитие как самой концепции компьютерного моделирования ХТС, так и про­ граммных продуктов, реализующих данную концепцию. Кроме Flexible Flowsheet за рубежом были созданы программы: Cheops, Macsim, Chess, Flowtran, Process и др. Наиболее бурное развитие программные продукты получили с появлением персональных ком­

НЕФТЕХИМ (ВНИПИНЕФТЬ), САМХТС (НИУИФ), SYNSYS-78 (МХТИ) и др. Однако с началом переходного периода большинство отечественных программных продуктов прекратило свое существо­ вание, поэтому в настоящее время отечественные программные продукты практически не используются. Основными поставщика­ ми программного обеспечения для моделирования ХТС в настоя­ щее время являются американские компании.

До конца 90-х годов такое программное обеспечение в России практически не применялось, что, вероятно, было связано с тем, что оно относилось к разряду «высоких технологий», на которые суще­ ствовало ограничение на продажу в России по политическим сооб­ ражениям. В настоящее время данных ограничений не существует, однако, в отличие от стран Западной Европы и Америки, в России подобное программное обеспечение широкого распространения не получило. Вероятно, это связано с низким уровнем подготовки ин­ женерных кадров, так как для успешного применения подобных программных оболочек необходимо наличие на предприятии высо­ коквалифицированных специалистов-технологов, имеющих соот­ ветствующую теоретическую подготовку и опыт работы с подоб­ ными программными продуктами.

Существуют два семейства программных оболочек: off-line — не взаимодействующих непосредственно с технологическим про­ цессом, и on-line — работающих с АСУТП предприятия в режиме реального времени. В отличие от on-line оболочек, предназначен­ ных для решения конкретных задач на предприятии, семейство

ojf-line оболочек может использоваться более широко как в инже­ нерно-технических отделах компаний, так и в отделах оперативно­ го бизнес-планирования. Данные оболочки позволяют проектиро­ вать новое производство, помогают устранять узкие места в техно­ логической цепочке, моделируют отдельные установки или весь завод, позволяют моделировать реконструкцию действующих уста­ новок для оценки возможностей перехода от существующей техно­ логии к перспективной. В целях оптимизации производства или анализа существующих проблем и аварийных ситуаций эти систе­ мы помогают оценивать экономические аспекты производства, пла­ нировать ресурсы, продукцию и график работ.

Именно поэтому, с целью повышения уровня подготовки оте­ чественных студентов-технологов, кафедры TUB и ТТУМ хими­ ко-технологического факультета Пермского государственного тех­ нического университета (ПГТУ) приобрели академическую лицен­ зию на использование программной оболочки Design-II для Windows (off-line типа).

личным набором баз данных по веществам и по процессам, качест­ вом интерфейса и возможностями ядра системы.

Особенность программной оболочки Design-II для Windows со­ ответствует названию оболочки: «Design» —■проектирование, кон­ струирование. На самом деле наряду с возможностями производить моделирование и оптимизацию сложных химико-технологических систем эта программная оболочка позволяет одновременно произ­ водить проектный расчет параметров основного технологического оборудования и имеет возможности, отсутствующие у других про­ граммных оболочек:

-уточненного моделирования системы трубопроводов (гори­ зонтальных, вертикальных, наклонных) для двухфазных систем

сучетом теплопередачи и возможности образования жидкостных

игазовых «пробок»;

-расчета параметров различных смесей аминов, позволяю­ щих моделировать колонные аппараты с учетом кинетики массоотдачи;

-уточненного расчета ректификационных колонн с определе­ нием их диаметра;

-расчета параметров теплообменников и сепараторов;

-детального определения режимов расчета каждого модуля

спомощью ключевых слов и посредством внедрения программ пользователя на алгоритмическом языке Фортран;

-обработки экспериментальных данных и расчета недостаю­ щих свойств веществ по существующим свойствам и структуре ве­ ществ с одновременным созданием файла базы данных пользова­ теля;

-легкого расширения баз данных по веществам и процессам;

-создания ХТС неограниченных размеров посредством «сшивки листов»;

-доступа пользоватей к базе данных по свойствам чистых ве­ ществ, включающей: молекулярную массу, структуру, критические свойства, давление насыщенного пара, теплоту парообразования, теплоемкость идеального газа, вязкость газа и жидкости, теплопро­ водность газа и жидкости, удельный объем, поверхностное натяже­ ние и т. д.;

-экспорта результатов расчета в MS Excel.

К указанному следует добавить то, что Design-II предназначен для использования небольшими инжиниринговыми компаниями, поэтому цена его лицензии почти в 3-7 раз меньше, чем у других программных оболочек. Это достигается за счет использования бо­ лее простого интерфейса пользователя, который, к сожалению, яв­ ляется не очень удобным для пользования и требует некоторых на­ выков, но никак не влияет на функциональные возможности системы.

Toolbar — вкл/выкл строку имиджей

Status Bar — вкл/выкл строку статуса внизу экрана

'■•irriul-bte

Навигатор Browser объединяет наиболее часто использующие­ ся инструменты и предназначен для удобства пользования основ­ ными опциями Design в процессе изображения технологической схемы на экране. Он состоит из 5 полей и одного ниспадающего ме­ ню (рис. 2.1):

После выбора поля «Оборудование» курсор мыши превращает­ ся в перекрестие, которое будет являться центром оборудования, которое планируется установить. Перед установкой образа на рабо­ чий лист следует провести ориентацию образа с помощью стрелок

вкл/выкл режим ортогональности линий потоков

вкл/выкл режим отображения разрыва потока при пересечении

вкл/выкл отображения точек присоединения потоков к модулям

вкл/выкл дополнительных режимов отображения и соединения вкл/выкл цветное отображение 4настройка цветов ^изменяет режим отображения при выделении фрагмента

^вкл/выкл режим ускорения отображения вкл/выкл режим сохранения присоединения потоков-к модулям при их перетаскивании

просмотр ошибок изображения (при их наличии)

проверяет присоединение стрелок на потоки

вкл/выкл режима создания нового задания при пуске программы

вкл/выкл режима отката вкл/выкл режима сообщений при наведении курсора на объект вкл/выкл режима запятой вкл/выкл броузера

вкл/выкл режима присоединения стрелки на поток

в поле ориентации образа. В данном режиме выбор оборудования можно производить с помощью ниспадающего меню.

При выборе поля «Потоки» курсор мыши превратится в каран­ даш, острием которого необходимо будет провести поток. Вид ли­ нии потока осуществляется с помощью ниспадающего меню.

При выборе поля «Стрелки» курсор мыши превратится в ромб. В процессе установки стрелок направления потоков на ли­ нии потоков следует проводить ориентацию направления с помо­ щью стрелок в поле ориентации образа или с помощью ниспадаю­ щего меню.

При выборе поля «Текст» курсор мыши превратиться в символ «I». Выбор размера фонта в этом режиме можно производить с по­ мощью ниспадающего меню.