第9章_计算机在化工过程开发与工艺设计设计中的应用.pptx
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第9章_计算机在化工过程开发与工艺设计设计中的应用.pptx
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第9章计算机在化工过程开发与工艺设计设计中的应用,化工过程开发与设计,流程模拟,9.2,化工CAD技术在化工开发与工艺设计中的应用,9.3,分子模拟,9.1,第9章计算机在化工过程开发与工艺设计设计中的应用,计算流体力学的发展及在化工中的应用,9.4,生产控制与计算机管理系统,9.5,9.1分子模拟,1,2,研究范围,研究方法和范围,3,分子模拟软件及其应用,9.1.1研究范围,随着计算技术的发展,在20世纪困扰理论化学和物理学家多时的求解问题也得到了相当程度的解决。
在计算量子化学方面,Pople等人的工作最为引人注目,Gaussian程序在1997年获得了诺贝尔化学奖,分子模拟的软件也在最近的十年中有了长足进步,Cerius2、DLPOLY、CHAR2MM、Gromacs等软件都已经发展得相当完善,并得到了广泛的应用。
9.1.2研究方法和范围,1.量子化学方法(computationalquantumchemistry,CQC)2.分子力学法(MolecularMechanics)3.分子动力学方法4.蒙特卡洛方法,9.1.3分子模拟软件及其应用,1.Gaussian03软件
(1)Gaussian基本功能
(2)Gaussian03的应用2.MaterialsStudio软件
(1)MaterialsVisualizer
(2)DISCOVER(3)COMPASS,9.1.3分子模拟软件及其应用,3.Hyperchem
(1)结构输入和对分子操作。
(2)显示分子。
(3)化学计算。
9.1.3分子模拟软件及其应用,4.其它软件
(1)量子化学软件
(2)分子力学软件(3)分子动力学软件(4)分子设计软件(5)蛋白质模拟软件(6)蒙特卡罗模拟软件,9.2流程模拟,1,2,稳态过程模拟,动态过程模拟,3,4,过程模拟软件,流程模拟技术在化工设计中的应用,9.2.1稳态过程模拟,1.单元操作过程模型的建立2.稳态过程模拟软件及应用3.稳态模拟系统,9.2.1稳态过程模拟,表9-1几种典型的稳态模拟系统,9.2.1稳态过程模拟,图9.1联立模块法计算思路,9.2.2动态过程模拟,1.研究动态模拟的原因2.稳态模拟和动态模拟的异同,表9-2稳态模拟和动态模拟的比较,9.2.3过程模拟软件,1.ASPENPLUS静态过程模拟软件
(1)ASPENPLUS有一个公认的跟踪记录。
(2)ASPENPLUS使用最新的软件工程技术通过它的MicrosoftWindows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。
9.2.3过程模拟软件,(3)ASPENPLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力,这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统、含电解质和固体的工艺过程。
(4)ASPENPLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分,该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。
9.2.3过程模拟软件,2.DESIGNII工艺流程模拟软件
(1)气液相和液液相的数据回归
(2)混合胺吸收系统(3)基于流量的塔模型(4)选择性气体和溶剂组成(5)实际塔的模拟(6)ChemTran,9.2.3过程模拟软件,3.AspenDynamics动态过程模拟软件
(1)AspenDynamics的优点
(2)AspenDynamics应用4.ECSS模拟软件
(1)ECSS应用领域如下
(2)ECSS的十一软件包,9.2.4流程模拟技术在化工设计中的应用,1.循环流化床过程的流程模拟
(1)过程的描述
(2)模拟的要求和简化假设(3)循环流化床的ASPENPLUS模拟(4)模拟结果分析,9.2.4流程模拟技术在化工设计中的应用,图9.2CFB烟道流程炉膛2.下降腿3.气包4.烟道5.包覆过热器6.I级蒸汽过热器7.II级蒸汽过热器8.III级蒸汽过热器9.省煤气10,11,12.一次风换热器13.电除尘14.引风机15.烟囱,9.2.4流程模拟技术在化工设计中的应用,图9.3循环流化床ASPEN模拟框图,9.2.4流程模拟技术在化工设计中的应用,图9.4循环流化床ASPEN模块图,9.3化工CAD技术在化工开发与工艺设计中的应用,1,2,工艺设计软件,管道工程设计,3,4,计算机绘图工具AutoCAD,建立和应用CAD网络系统,9.3.1工艺设计软件,1.Q-Series工艺流程图设计软件
(1)程序包括以下几个模块,如表9-3所示
(2)程序主要特点,图9.5QP&ID软件工作界面,9.3.1工艺设计软件,表9-3QPIPING程序包括以下几个模块,9.3.1工艺设计软件,2.CADWorxPlantProfessional工艺流程图设计软件
(1)软件主要以下几个部分:
CADWorxPipe(管道)、CADWorxSteel(结构)、HVAC(采暖通风)、CADWorxEquipment(设备)、FullPersonalIsogen(管段图)、NavisWorksRoamer(漫游)、LiveExternalDatabase(实时数据库)。
(2)CADWorxPlantProfessional软件具有的特点,9.3.1工艺设计软件,图9.6CADWorxPlantProfessional操作界面,9.3.1工艺设计软件,3.CPPIDV1.2网络版
(1)外挂式平台
(2)网络化平台(3)开放式平台(4)开发者平台(5)安全性平台(6)实用化平台,图9.7CPPID软件操作界面,9.3.1工艺设计软件,4.其它软件:
(1)CADWorx/PIPE2D/3D单线或双线及实体建模工厂配管设计软件
(2)QMTO管道材料开料统计软件(3)PlantWise工厂概念设计专家系统(4)化工流程图绘制软件HEPID14,9.3.2管道工程设计,1.Q-Series软件管道模块的设计Q-Series软件是由北京艾思弗计算机软件公司开发的,为广大石油、石化和化工等管道工程设计人员开发的一系列应用软件。
图9.8工作工具图9.9选取管道工具上的初始化按钮,9.3.2管道工程设计,图9.10管线初始化界面图9.11管线设置,9.3.2管道工程设计,图9.12新建输入管道对话框,9.3.2管道工程设计,图9.13流入二级容器图,9.3.2管道工程设计,图9.14管道介质属性的设置,9.3.2管道工程设计,表9-4物料平衡表,9.3.2管道工程设计,图9.17多种型式的设备管嘴,图9.16自定义设备,图9.15标准设备模型,9.3.2管道工程设计,图9.18丰富的阀门、阀组种类图9.19仪表和仪表位号,9.3.2管道工程设计,图9.20管道特性框,9.3.2管道工程设计,图9.21管道特性说明表,9.3.2管道工程设计,2.专家系统在管道工程设计中的应用
(1)配管工程专家数据库的工作原理1)专家系统的功能结构2)配管工程专家数据库的工作流程图3)配管工程专家数据库的工作方式,9.3.2管道工程设计,图9.22CAD专家系统一般功能结构,9.3.2管道工程设计,图9.23配管工程专家数据库工作流程,9.3.2管道工程设计,
(2)三维制图用户1)非三维制图用户2)配管专家用户3)普通用户,9.3.3计算机绘图工具AutoCAD,图9.24AutoCAD2008操作界面,9.3.3计算机绘图工具AutoCAD,1.AutoCAD绘图软件的基本功能和特点
(1)拥有友好的用户界面,方便的坐标输入功能,强大的图形编辑功能。
(2)拥有强大的三维造型建模功能;提供了线框造型、表面造型、实体造型功能。
(3)自动测量和标注尺寸功能和强有力的视图显示和图层控制功能。
(4)数据交换功能和便于协同工作的外部引用功能。
(5)可见即可得的图形输出功能和系统的网络技术发布技术。
9.3.3计算机绘图工具AutoCAD,2.化工工艺流程模拟仿真系统
(1)研究对象
(2)仿真模型建模原理(3)仿真的主要内容(4)支撑技术(5)仿真系统的实现方法(6)仿真系统的主要功能(7)网络控制,9.3.3计算机绘图工具AutoCAD,图9.25工艺流程,9.3.3计算机绘图工具AutoCAD,图9-26仿真结果进行试验分析,图9-26仿真结果进行试验分析,9.3.4建立和应用CAD网络系统,近年来,各类计算机辅助设计CAD,在计算机研究与应用领域取得了迅速的发展。
现有较成熟的该类系统一般比较庞大,多为基于单机原型发展而成,但由于该类系统专业化程度要求非常高,单个操作人员难以完成,迫切需要对其进行网络化协同操作改造,这就涉及到网络协同改造的架构设计,保证协同操作的高可靠性以及协同用户的动态自由扩展。
9.3.4建立和应用CAD网络系统,图9.28基于Web服务的图形CAD协同系统的总体框架,9.3.4建立和应用CAD网络系统,图9.29客户浏览器与服务器间的交互细节,9.4计算流体力学的发展及在化工中的应用,1,2,计算流体力学(CFD)软件,计算流体力学(CFD)在化工领域的应用,9.4.1计算流体力学(CFD)软件,1.PHOENICS软件2.FLUENT软件3.STAR-CD软件4.CFX软件5.FIDAP软件,9.4.2计算流体力学(CFD)在化工领域的应用,1.流化床2.搅拌3.转盘萃取塔(RDC)4.填料塔5.燃料喷嘴气体动力学6.化学反应工程7.干燥,9.5生产控制与计算机管理系统,1,2,化工行业GIS应用的特点,化工行业MES应用的特点,3,企业内部的资源计划系统(ERP),9.5.1化工行业GIS应用的特点,自上世纪60年代加拿大开发使用第一个地理信息系统,即GIS(GeograhpicInformationSystem)以来,该技术不断得到发展,其应用也逐步扩展至社会生活的各个领域。
GIS是以地理空间数据库为基础,采用地理模型方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的信息系统,已被广泛用于资源管理、城市规划、应急救援等各个领域。
9.5.2化工行业MES应用的特点,MES(ManufacturingExecutionSystem)即制造执行管理系统。
国际联合会对MES的定义如下:
MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。
当工厂发生实时事件时,MES能对此及时作出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。
9.5.3企业内部的资源计划系(ERP),ERP(EnterpriseResourcePlanning)即企业资源计划系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。
它是由美国著名的计算机技术咨询和评估集团GarterGroupInc.提出的一整套企业管理系统体系标准,其实质是在MRPII(ManufacturingResourcesPlanning,“制造资源计划”)基础上进一步发展而成的面向供应链(SupplyChain)的管理思想。
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- 计算机 化工 过程 开发 工艺 设计 中的 应用