Методичка к курсовику

2

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Выполнение курсовой работы является заключительным этапом в обучении студентов дисциплине "Основы моделирования" и имеет своей целью закрепить у студентов навыки по применению основных подходов в ходе математического моделирования процессов и аппаратов химических производств.

При выполнении курсовой работы студент решает следующие задачи:

-в соответствии с поставленной задачей разрабатывает математическое описание (математическую модель) объекта моделирования. Применительно к химической технологии в качестве объекта моделирования могут выступать различные химикотехнологические системы, состоящие из одного или нескольких аппаратов, взаимосвязанных каким-то образом между собой, с протекающими в них различными химико-технологическими процессами;

-разрабатывает алгоритм расчета полученной модели, предусматривает возможность проведения оптимизации моделируемого объекта, если это определено в задании;

-получает результаты моделирования с применением ЭВМ, выполняет их анализ, делает выводы согласно поставленной задаче.

В процессе выполнения курсовой работы студент должен овладеть методами математического моделирования аппаратов и протекающих в них процессов химических производств.

Общей задачей курсового проектирования является разработка математической модели и проведение на ее основе расчета

иоптимизации процесса, протекающего в аппарате или системе аппаратов химико-технологической системы. Индивидуальные исходные данные для выполнения курсовой работы содержатся в листе задания, который выдается руководителем работы и обязательно подшивается студентом к пояснительной записке.

Выполнение курсовой работы и оформление пояснительной записки осуществляется студентом во внеаудиторное время, предусмотренное рабочей программой дисциплины для самостоятельной работы. Защита курсовой работы производится руководителю работы и состоит из доклада студента о проделанной ра-

3

боте и ответов на вопросы руководителя, относящихся к теме курсовой работы.

2 ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Результаты выполнения курсовой работы оформляются в виде пояснительной записки.

Пояснительная записка состоит из следующих разделов:

-содержание с указанием номеров страниц разделов и подразделов;

-задание на выполнение курсовой работы;

-введение;

-описание объекта моделирования;

-математическая модель объекта;

-решение модели и оптимизация объекта;

-заключение;

-список использованной литературы.

Ориентировочный объем пояснительной записки курсовой работы составляет 20-30 страниц рукописного текста.

2.1 Введение

Кратко излагаются современное состояние и актуальность проведения моделирования химико-технологических процессов и систем. Указывается перечень задач, которые позволяет решать моделирование. Здесь же формулируются основные задачи курсовой работы и определяются пути их решения.

2.2 Описание объекта моделирования

Приводится схема конструкции объекта моделирования и описывается принцип его работы. В этом подразделе необходимо указать области, в которых возможно использование рассматриваемого объекта, а также провести сравнение его с аппаратами, в которых протекают подобные процессы, но которые являются отличными от него (например, по принципу действия, по условиям использования и т.д.).

4

2.3 Математическая модель объекта

Начинается с составления математического описания исследуемого объекта, которое составляется на основе системного анализа рассматриваемого объекта. С этой целью проводится декомпозиция сложного объекта на составляющие его элементарные процессы и последующее математическое описание каждого элементарного процесса. Уравнения описания всех процессов, протекающих в системе, объединяются на основе принципа соответствия и образуют систему уравнений математического описания системы. В общем виде математическое описание системы состоит из:

-уравнений баланса массы и энергии, записанных с учетом гидродинамической обстановке в системе;

-уравнений элементарных процессов для локальных элементов потока, к которым относят уравнения описания процессов массо- и теплообмена, а также химических реакций;

-теоретических, полуэмпирических или эмпирических соотношений между параметрами процесса;

-ограничений на параметры процесса, которые могут быть обусловлены технологическими, техническими или экономическими причинами.

После этого записывается математическая модель – система уравнений математического описания, включая дополнительные условия, устанавливающие границы ее применимости, и известные данные, необходимые для ее решения (начальные и граничные условия, значения различных коэффициентов, констант и т.п.).

2.4Решение модели и оптимизация объекта

Приводится описание метода, который использовался для

решения системы математического описания объекта моделирования. Затем осуществляется преобразование исходной системы уравнений математической модели к виду, удобному для решения на ЭВМ.

В случае использования алгоритмического языка для решения системы уравнений математической модели объекта моделирования необходимо разработать алгоритм решения и представить его в виде блок-схемы. В этом случае обязательным также

5

является приведение текста машинной программы на выбранном языке программирования и таблицы идентификаторов, которые помещают в приложениях пояснительной записки.

При использовании для решения системы уравнений математической модели стандартных программных продуктов в пояснительную записку включаются рабочие листы документа, где выполнено решение.

После того, как составленная модель адаптирована для решения на ЭВМ и отлажена, переходят к этапу оптимизации изучаемого объекта. Решение данной задачи сводится к поиску эффективного режима проведения процесса и начинается с выбора критерия оптимальности – параметра, по которому возможна количественная оценка оптимизируемого качества объекта. Задача оптимизации может быть решена путем выполнения серии расчетов при различных начальных условиях, либо в результате разработки дополнительного алгоритма, который на основе заданного критерия оптимальности позволяет получить решение задачи оптимизации в автоматическом режиме.

Все результаты по моделированию и оптимизации рассматриваемого объекта оформляются в виде таблиц, диаграмм, графиков и дополняются необходимыми пояснениями, подробно описывающими условия, в которых получены эти результаты.

2.5 Заключение

Кратко излагаются основные результаты курсовой работы и делаются выводы об оптимальных условиях и режимах работы исследованного объекта.

2.6 Список использованной литературы

Приводится полное библиографическое описание каждого источника, который использовался для выполнения курсовой работы. Сведения об источниках следует располагать в порядке появления ссылок на источники в тексте пояснительной записки, нумеровать арабскими цифрами и печатать с абзацного отступа.

6

3 ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

3.1 Общие требования

Пояснительная записка оформляется на листах бумаги формата А4 (210 297 мм) и может быть представлена как в виде рукописного текста, пригодного для прочтения, так и виде машинописного текста. Страницы пояснительной записки нумеруются арабскими цифрами, начиная с титульного листа, при этом номер на титульном листе не ставится. Текст пояснительной записки делится на разделы и подразделы. Заголовки разделов записываются с выравниванием по середине страницы, заголовки подразделов – с абзаца. Разделы должны иметь порядковую нумерацию, подразделы – двойную нумерацию, начинающуюся с номера раздела и заканчивающуюся номером подраздела, разделенных точкой. Каждый раздел пояснительной записки начинается с новой страницы. Каждая страница пояснительной записки должна иметь поля: левое – 30 мм, остальные по 20 мм.

В Приложении приведен пример оформления титульного листа пояснительной записки.

3.2 Иллюстрации

Иллюстрации (рисунки, графики, схемы, компьютерные распечатки, диаграммы) следует располагать в отчете непосредственно после текста, в котором они упоминаются впервые, или на следующей странице. Иллюстрации обозначаются словом "Рисунок" и нумеруются арабскими цифрами. Номер рисунка с поясняющими надписями помещается ниже рисунка.

На все иллюстрации должны быть даны ссылки в пояснительной записке.

3.3 Таблицы

Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Название таблицы следует помещать над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире. Таблицы следует нумеровать арабскими цифрами.

Таблицу следует располагать в пояснительной записке непосредственно после текста, в котором она упоминается впервые,

7

или на следующей странице. На все таблицы должны быть ссылки в пояснительной записке.

Заголовки граф и строк таблицы следует писать с прописной буквы в единственном числе, а подзаголовки граф – со строчной буквы, если они составляют одно предложение с заголовком, или с прописной буквы, если они имеют самостоятельное значение. В конце заголовков и подзаголовков таблиц точки не ставят.

Допускается применять размер шрифта в таблице меньший, чем в тексте. Если цифровые или иные данные в какой-либо строке таблицы не приводят, то в ней ставят прочерк.

Таблицы слева, справа и снизу, как правило, ограничивают линиями. Заголовки и подзаголовки таблицы должна быть отделены линией от остальной части таблицы. Горизонтальные и вертикальные линии, разграничивающие строки таблицы, допускается не проводить, если их отсутствие не затрудняет пользование таблицей.

3.4 Формулы и уравнения

Уравнения и формулы следует выделять из текста в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы или уравнения должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Если уравнение не умещается в одну строку, то оно должно быть перенесено после знака равенства (=) или после знаков плюс (+), минус (–), умножения (À), деления (/), или других математических знаков, причем знак в начале следующей строки повторяют.

Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они даны в формуле. Формулы в пояснительной записке следует нумеровать арабскими цифрами в круглых скобках в крайнем правом положении на строке. Ссылки в тексте на порядковые номера формул дают в скобках.

Допускается выполнение формул и уравнений рукописным способом черными чернилами.

3.5 Приложения

Приложение оформляют как продолжение данного документа на последующих его листах. В тексте документа на все

8

приложения должны быть даны ссылки. Приложения располагают в порядке ссылок на них в тексте документа.

Каждое приложение следует начинать с новой страницы с указанием наверху посередине страницы слова ©Приложение® и его обозначения. Приложения обозначают заглавными буквами русского алфавита, начиная с А, за исключением букв Ё, З, Й, О, Ч, Ь, Ы, Ъ. После слова ©Приложение® следует буква, обозначающая его последовательность.

Приложение должно иметь заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой.

Приложения должны иметь общую с остальной частью документа сквозную нумерацию страниц.

4 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Закгейм, А. Ю. Введение в моделирование химикотехнологических процессов. М.: Химия, 1982. 288 с.

2.Гартман, Т. Н. Основы компьютерного моделирования хи- мико-технологических процессов: учеб. пособие для вузов / Т. Н. Гартман, Д. В. Клушин. М.: ИКЦ ©Академкнига®, 2006. 416 с.

3.Царева, З. М. Основы теории химических реакторов (компьютерный курс) / З. М. Царева, Л. Л. Товажинский, Е. И. Орлова. Харьков: ХГПУ, 1997. 624 с.

4.Холоднов, В. А. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов / В. А. Холоднов, В. П. Дьяконов, Е. Н. Иванова, Л. С. Кирьянова СПб.: АНО НПО Профессионал, 2003. 480 с.

5.Кафаров, В. В. Математическое моделирование основных аппаратов химических производств: учеб. пособие для вузов / В. В. Кафаров, М. Б. Глебов. М.: Высш. шк., 1991. 400 с.

6.Барабанов, Н. Н. Математическое моделирование процессов химической технологии: учеб. пособие / Н. Н. Барабанов, Ю. В. Шариков. Владимир, 1987. 96 с.

7.Корсаков-Богатиков, С. М. Химические реакторы как объекты математического моделирования. М.: Химия, 1967. 224 с.

8.Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1985. 448 с.

9

9.Бояринов, А. И. Методы оптимизации в химической технологии. / А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. М.: Химия, 1975. 378 с.

10.Смирнов, Н. Н. Химические реакторы в примерах и задачах / Н. Н. Смирнов, А. И. Волжинский. Л.: Химия, 1986. 224 с.

11.Островский, Г. М. Моделирование сложных химикотехнологических схем / Г. М. Островский, Ю. М. Волин. М.: Химия, 1975. 311 с.

12.Островский, Г. М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика / Г. М. Островский, Г. А. Бережанский. М.: Химия, 1984. 246 с.

13.Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление / под ред. И. П. Мухленова. Л.: Химия, 1986. 424 с.

14.Кафаров, В. В. Оптимизация теплообменных процессов и систем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, Л. В. Гурьева. М.: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.