Обеспечение исходной информации для моделирования и расчёта многокомпонентной ректификации

Одним из условий успешного функционирования комплекса программ моделирующих химико-технологический процесс, является наличие необходимой исходной информации, в частности данных, характеризующих сырьё, целевые продукты, оборудование, энергетику, экономику и т.д. Причем точность этих данных имеет решающее значение для определения оптимальных параметров процесса на стадии решения проектной задачи. Совокупность данных, характеризующих проектируемый объект и его место в сфере производства и потребления (физико-химические, тер-

модинамические свойства веществ, параметры оборудования и технологических схем, показатели эффективности производства и т.д.) составляют информационную базу математического моделирования объекта исследования. Важнейшей особенностью информационной базы системы проектирования является её полнота, в противном случае это приводит к неразрешимым проблемам.

Все свойства компонентов, которые обычно применяются при расчёте процессов многокомпонентной ректификаций, можно разделить на две группы [91, 92]:

  • - свойства - константы: молярная масса, температура кипения, критическая температура, критическое давление, критический мольный объём, критический коэффициент сжимаемости, энтальпия испарения при температуре кипения:
  • - свойства - зависимости от температуры: давления пара, энтальпии испарения, плотности жидкости и пара, теплоемкости жидкости и пара.

Для аппроксимации температурных зависимостей свойств использовались ортогональные полиномы. Помимо обеспечения требуемой точности, формулы подбирались таким образом, чтобы иметь возможность расчёта недостающих свойств по минимальному числу известных. При отсутствии экспериментальных данных по свойствам для некоторых веществ они могут быть рассчитаны при известных числах атомов в молекуле, молярной массы и температуры кипения.

Во многих системах информационное обеспечение проводилось традиционным способом, т.е. необходимая информация отыскивалась в литературе, наносилась в требуемой форме на машинные носители [91] (перфокарты) и использовалась в лучшем случае несколько раз для решения одной задачи. В других системах часто используемые исходные данные объединялись в файлы, что давало возможность многократно использовать и накапливать информацию [91]. Файл логически представляет собой поименованную совокупность описания однородных предметов, каждой записи соответствует один предмет. Отдельные элементы записи, представляющие определённую характеристику предмета, называются полями или элементами данных. При разработке новой программы, как правило, требуется новый файл данных. Состав полей записи этого файла может почти полностью совпадать с составом полей какого-либо из уже имеющихся файлов и отличаться от него только одним или несколькими элементами данных либо формой их представления. Расширение существующего файла введением в каждую запись нового поля или изменением его характеристик являлось сложной и трудоёмкой работой для программиста. Однако эта работа в настоящее время может быть легко осуществлена с помощью мощных программ управления базами данных: SQL Server, Oracle, Microsoft Access [93].

В частности, программа Microsoft Access легко используется в любых ситуациях, в которых может оказаться пользователь. Файл данных, созданный Microsoft Access, соединяется с программой, которая написана современным языком программирования Visual С, Visual Basic. В данном учебном пособии использовался Microsoft Access 2007 для создания банка данных физико-химических свойств, программа написана на языке Visual Basic (версия 2008). В Microsoft Access каждый банк данных содержит несколько таблиц, с различными необходимыми данными. Эти данные могут соединяться друг с другом по определённому правилу, что позволяет эффективно их эксплуатировать.

Таким образом анализ отечественных и зарубежных источников показал, что первый этап компьютерного моделирования можно отнести к периоду возникновения цифровых ЭВМ, второй этап — к

возникновению персональных компьютеров. В настоящее время (XXI век) мы находимся в начале третьего этапа компьютерного моделирования.

Кроме того анализ показал, что большинству компьютерных программ для моделирования и расчёта многокомпонентной ректификации, написанных на разных языках программирования (Алгол, Фортран, Бейсик и т.д.) и для разных поколений ЭВМ (от Минска- 22 до IBM) присущи недостатки. Большинство программ утратили свою значимость, не удобны и не могут использоваться на современных ЭВМ, либо требуют их полной переработки. Некоторые современные универсальные моделирующие программы (УМП) слишком дороги и трудны для индивидуального использования в научных исследованиях, так как в процессе расчёта невозможно узнать промежуточный результат операций. Отечественными и зарубежными учеными предложено много методов решения систем нелинейных уравнений для расчёта многокомпонентной ректификации, однако в большинстве из них используются простые термодинамические модели для расчёта парожидкостного равновесия и энтальпии или решаются только определённые задачи. Опубликованные материалы о методах решения систем уравнений, используемых в УМП очень скудны, недоступны к пониманию, в том числе по экономическим причинам, и не совсем пригодны к реализации на ЭВМ в исследовательских и аспирантских работах, требующих частых изменений программ.

Все перечисленные недостатки относятся и к расчету парожидкостного равновесия многокомпонентных смесей с использованием моделей Вильсона, НРТЛ, ЮНИКВАК, ЮНИФАК, АСОГ и т.д.

Несмотря на то, что вопрос обеспечения информацией для моделирования и расчёта процесса многокомпонентной ректификации был решён давно, использование современных программ управления информацией (Microsoft Access, SQL Sever и т.д.) в настоящее время невозможен для создания банка данных по термодинамическим свойствам веществ, парожидкостного равновесия, методов и алгоритмов расчета процесса многокомпонентной ректификации. Поэтому авторы настоящего издания поставили перед собой задачу разрешения вышеуказанных проблем, о чём будет сказано в следующих главах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >