Математическое моделирование кинетики химических реакций на персональном компьютере

Кафедра Систем

автоматизированного

 проектирования и управления

Дисциплина:

Моделирование химико-технологических процессов

Курсовая работа

"Моделирование ХТС"

Описание применения.

Выполнил:

  Студент.

Руководитель:

2004

1. Введение.

Программный продукт “Моделирование ХТС” (в дальнейшем - программа) предназначен для проведения исследования протекания обратимых химических процессов вида A->B+D в реакторе идеального смешения с рубашкой.

2. Основание для разработки.

Задание на курсовое проектирование по дисциплине "Моделирование химико-технологических систем". Выдано и получено 1 марта 2004 года. Руководитель проекта: Гольцева Л.В.  Тема проекта: математическое моделирование кинетики химических реакций на персональном компьютере.

3. Назначение разработки.

Программа может использоваться студентами старших курсов химических и технологических факультетов для проведения лабораторных работ и решения практических задач.

Цикл работ, необходимых для выполнения с использованием данного программного продукта, включает в себя: знакомство с основными характеристиками, влияющими на ход протекания химического процесса, получение начальных навыков управления протеканием химического процесса.

Для работы с программным продуктом необходимо прослушать курс лекций по дисциплинам "Основы теории управления" и “Моделирование химико-технологических систем”.

4. Функциональные характеристики.

Программа позволяет рассчитывать в реальном времени некоторые  основные характеристики протекания химического процесса, а именно:

·  концентрацию исходного компонента А,

·  концентрации целевых компонентов B и D,

·  температуру в реакторе,

·  температуру хладагента (воды).

Имеется возможность изменять следующие параметры процесса:

·  тепловой эффект реакции,

·  входные концентрации веществ A, B и D,

·  теплоёмкость смеси,

·  плотность смеси,

·  объём реактора,

·  поверхность теплообмена,

·  скорость подачи смеси,

·  коэффициент теплопередачи,

·  входную температуру хладагента (воды),

·  расход хладагента,

·  температуру реакционной смеси на входе.

Параметры процесса задаются непосредственно перед началом вычислений.

В физическом смысле, переменные процесса отличаются от параметров процесса только тем, что значения параметры не имеет практического смысла изменять в процессе расчёта реакции, в то время как переменные процесса (в данной работе – это расходы реакционной смеси и воды) – допустимо изменять динамически в процессе расчёта.

Расчёт производится условно на интервале, равном 1 минуте. После этого расчет прекращается.

Имеется возможность в процессе работы программы отключать режим расчёта кинетики в реальном времени (РВ). При отключенном режиме РВ, программа будет вести расчёт с максимально возможной скоростью, при этом результат расчёта останется тем же, что и в режиме РВ.

5. Отображение результатов.

В данном программном продукте результаты отображаются графически в виде графиков, на которые наносятся текущие значения переменных процесса. Точность расчётов – 0.1 сек.

На верхнем графике отображаются текущие концентрации исходного компонента (красная кривая) и целевых компонентов (желтая и зеленая кривые).

На нижнем графике отображаются, текущая температура реакционной смеси (голубая кривая) и температура хладагента (оранжевая кривая).

Также, слева на панели, текущие значения переменных процесса фиксируются в числовом виде.

Слева внизу в текстовой строке показывается процент превращения исходного компонента А.

6. Описание пользовательского интерфейса.

Интерфейс выполнен в стиле Windows XP. (Прим. – при работе в более ранних операционных системах – Windows 98/ME/2000 – интерфейс всегда будет отображаться в стиле Windows XP.)

Программа состоит из трёх окон.

Первое окно появляется на экране сразу после старта программы. В нём можно прочитать информацию о разработке. Слева в этом же окне встроен модуль трёхмерной анимации, с использованием возможностей графической библиотеки OpenGL (Для нормальной работы этого встроенного модуля необходима видеокарта с минимальными 3D-возможностями).