包宏宗 化工计算与软件应用 前言.pptVIP

* 南京工业大学 包宗宏 * 南京工业大学 包宗宏 化工计算与软件应用 前言 化工计算是化学工程与工艺专业学生的一门专业技术课程，一般包括物性数据的计算与估算、物料衡算和热量衡算、设备工艺计算、稳态过程物能联合衡算等。 化工计算目的 一是取得设备设计所需要的数据. 二是为流程单元操作的调节和生产过程的控制提供依据. 三是掌握原材料消耗量，中间产品和产品的生成量，估计能量以及水、电、蒸汽等动力消耗以及对生产操作进行经济分析. 在化工厂设计时，化工计算是工厂或车间设计由定性规划转入定量计算的第一步； 在现有装置进行技术改造时，对存在问题进行评价和对生产流程的经济性评价也是必不可少的； 开设化工计算课程，可以训练学生的运算能力以及将化工理论基础知识运用于工程实际的能力。 前言 计算工具 发展沿革 20世纪70年代以前 20世纪70年代以后 20世纪80年代以后 化工计算的工具是计算尺、计算器，借助于这些原始计算工具，人们可以对一些简化、理想的数学模型进行求解，再借助于实际工作经验，工程师们进行化工厂的设计计算。 小型、微型数字计算机开始普及，人们可以自己动手编制一些小型的、独立的汇编语言程序，求解一些复杂一点的、手工难以计算的化工计算问题，比如固定床反应器的温度分布、泡点法精馏塔核算等。在此阶段，编制计算程序往往依赖个人的知识与经验，编制的程序也缺乏普遍性，只适用于个人与小范围。 美国、加拿大、英国的一些公司开发了基于流程图的过程稳态、动态模拟软件，这些软件经过不断的发展、更新、融合，其功能越来越强大，应用范围越来越广泛，准确性、实用性越来越好，其最具代表性的软件就是美国AspenTech公司的ASPEN PLUS化工流程模拟软件。 前言 化工过程涉及的计算问题大多较繁杂，求解大型非线性方程组、常微分方程组或偏微分方程组、大型矩阵司空见惯。 古人说，“工欲善其事，必先利其器”。化工流程模拟软件就是化工计算的有力利器, 它用严格和必威体育精装版的计算方法，提供近似准确的单元操作模型，进行单元和全过程的计算，还可以评估已有装置的优化操作或新建、改建装置的优化设计。 软件系统功能齐全，规模庞大，可应用于化工，炼油，石油化工，气体加工，煤炭，医药，冶金，环境保护，动力，节能，食品等许多工业领域。可以毫不夸张地说，使用模拟软件的水平，反映了一个人化工计算能力的水平。 前言 例如，对含C个组分的混合物进行绝热闪蒸计算时，涉及到的Jacobian偏导数矩阵共有(2C+2)2个元素，每个元素都要进行超越函数的偏导数计算。 用Naphtali—Sandholm同时校正法计算含C个组分、N块理论板的精馏塔时，需要求解N(2C+3)维非线性方程组。 这些计算工作量巨大，手工难以完成。 化学工程与工艺专业的大四年级本科生、参加卓越工程师计划的学生已经学完了专业基础课程和部分专业课程，对化学工程的基础理论知识已有一定的掌握，但综合应用各门课程的知识去研究、分析实际化工问题仍需要一定训练，化工计算是一个很好的训练途径，同时又是一项实用的专业技能。 针对此背景，本课程以Aspen Plus 及其系列软件为计算工具，以实例为线索，侧重于介绍如何应用化工专业知识结合软件求解化工计算中的一般问题，包括化工物性数据、相平衡数据的查询与估算、物料衡算与热量衡算、节能分离技术应用、设备工艺计算、综合流程模拟等内容。 前言 讲义中的例题与习题来源于： 化工分离工程、化工设计等课程的例题与习题； 本科生、研究生毕业论文的课题。 本讲义的例题与习题涵盖了化工设计过程中常见的一般计算问题，读者可以在学习例题、完成习题的基础上举一反三，以解决化工设计、技术改造中的其它问题。 前言 参加本课程学习的学生，要求具备物理化学、化工原理、化工热力学、化工反应工程、分离工程、化工设计、ASPEN PLUS软件入门等课程知识，能够灵活地应用这些知识对软件计算过程中、计算结束后的数据进行分析。 学习一个软件的操作并不难，而正确使用软件并不容易。 把所学的化工基础知识用于软件的操作过程、对软件中间计算数据分析、对计算结果正确性的评判，这才是难点所在。 前言 前言 2012‘中国石化-三井化学杯’第六届全国大学生化工设计竞赛特等奖作品 年产4万吨异丁烯和年产2.5万吨1-丁烯项目 ----南京工业大学 Nan King团队 工艺模拟流程 前言 2012‘中国石化-三井化学杯’第六届全国大学生化工设计竞赛特等奖作品 11万吨MTBE合成与裂解联合项目 ----浙江大学 三三二二团队 工艺模拟流程1 前言 2012‘中国石化-三井化学杯