Программа для автоматизации расчетов абсорбционной колонны непрерывного действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Рост производства ЭВМ, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводит к возникновению и росту информационных компонентов во всех сферах жизни общества: в производстве, науке, образовании, медицине и химической технологии.

Новейшие достижения в области микроэлектроники привели к новым концепциям в организации информационных служб. Благодаря высокопроизводительным и экономичным микропроцессорам информационно-вычислительные ресурсы приближаются к рабочим местам менеджеров, бухгалтеров, плановиков, администраторов, инженеров и других категорий работников. Совершенствуются персональные системы обработки данных, автоматизированные рабочие места на базе персональных компьютеров (ПК).

В этом ряду особое место занимают компьютеры и другое электронное оборудование, связанное с их использованием в качестве инструмента для технических расчетов и рационализации деятельности инженера стало одним из основных видов их применения. Их использование в качестве информационных машин позволяет сократить время, требуемое на подготовку конкретных производственных проектов, уменьшить непроизводительные затраты при их реализации, исключить возможность появления ошибок. Все это делает необходимым создание автоматизированного расчета абсорбционной колонны в химической технологии.

Данная программа предназначена для автоматизации расчёта абсорбционной колонны. Расчёт производится по ряду стандартных формул. Эти формулы включают в себя большое количество различных параметров и справочных данных. Для того чтобы сократить время, затрачиваемое на расчёт абсорбционной колонны, а также избежать возможных математических ошибок, целесообразно проводить расчёт на ЭВМ. Программа предназначена для автоматизированного расчета абсорбционной колонны непрерывного действия для улавливания паров метанола из газовой смеси (воздушной) водой с использованием программного обеспечения для инженерных расчетов Microsoft Excel 2003.

Список оформляемых документов и их коды приведены в таблице 1.

Таблица 1

Обозначение	Наименование	Примечание
Документация
4217.02067988.05 - 1117 90	Техническое задание
4217.02067988.05 - 1117 12	Тексты программ
4217.02067988.05 - 1117 13	Описание программы
4217.02067988.05 - 1117 33	Руководство программиста

1. Техническое задание

1.1 Общие положения

Формулировка задачи: используя возможности Microsoft Excel 2003, написать программу для автоматизации расчетов абсорбционной колонны непрерывного действия.

Назначение программы: программа предназначена для расчета абсорбционной колонны и может быть использована как в практической, так и в учебной целях.

1.2 Цели создания программы

Автоматизировать расчет абсорбционной колонны и наглядно представить результаты.

1.2.1 Шифр темы

Шифр темы: Выпускная работа, код 4217.02067988.05 - 1117.

1.2.2 Разработчик и заказчик

Cтудент группы 5ХБ-2 Ягупова Е.Ю.

Заказчик - кафедра Химии и химической технологии в лице заведующего кафедрой профессора к.х.н. В.В. Телеша.

1.2.3 Перечень предоставляемых документов

Техническое задание, описание программы, руководство программиста, тексты программ.

1.2.4 Сроки выполнения работ

Начало работы 1 февраля 2009 г.

Окончание работы 25 мая 2009 г.

1.3 Требования к программному обеспечению

1.3.1 Требования к программному обеспечению в целом

Программа представляет собой электронный документ системы Microsoft Excel 2003.

1.3.2 Требования надежности

Для нормальной работы программы необходимо:

предусмотреть контроль правильности типа вводимых данных;

предусмотреть бесперебойную подачу электропитания компьютера.

1.3.3 Требования к структуре и функционированию программного обеспечения

ПО должно быть представлено в виде электронного многолистового документа системы Microsoft Excel 2003 в количестве 11 листов. ПО условно делится на блоки:

входные данные (занимает 1 лист);

графическая информация: 2 графика;

программы и связанные формулы;

промежуточные данные: справочные данные;

промежуточные результаты;

вывод результатов: результаты должны выводиться.

1.3.4 Используемое обеспечение

Для реализации программы используются следующее обеспечение:

техническое:

ЭВМ модели AMD Athlon tm 64 Processor, 3000+, 1.81ГГц;

объем 1,00 ГБ ОЗУ;

графический адаптер -NVIDIA Ge Force 7900 GS;

устройство ввода информации типа "мышь";

стандартная 101-кнопочная клавиатура;

принтер типа hp deskjef 3420;

программное:

Windows XP SP2;

Microsoft Excel 2003;

информационное:

Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков - Л.: Химия, 1987. - 576 с.;

Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии / Г.С. Борисов, Ю.И. Дытнерский - М.: Химия, 1991. - 496 с.;

Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Гамм, С.З. Каган - М.: Химия, 1968.- 848 с.;

1.4 Требования к документированию

Программные документы оформлены в соответствии со следующими стандартами:

Тексты программ в соответствии с ГОСТ 19.401-78;

Техническое задание в соответствии с ГОСТ 19.201-78;

Описание программ в соответствии с ГОСТ 19.402-78;

Руководство программы в соответствии с ГОСТ 19.504-79.

2. Текст программы

2.1 Тексты программ закрепленные за листами

2.1.1 Текст программы закрепленный за Листом 1

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист2.Select

UserForm1.Show

End Sub

2.1.2 Текст программы закрепленный за Листом2

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист3.Select

End Sub

2.1.3 Текст программы закрепленный за Листом 3

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист4.Select

End Sub

Private Sub CommandButton2_Click()

Cells(26, 9) = linterp("Лист4", 14, 24, 2, 1, Cells(17, 9))

End Sub

2.1.4 Текст программы закрепленный за Листом 4

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист5.Select

If Лист5.Cells(34, 1) < Лист6.Cells(37, 9) And Лист6.Cells(37, 9) < Лист5.Cells(35, 1) Then Лист5.Cells(11, 9) = Лист5.Cells(35, 1): GoTo m

If Лист5.Cells(35, 1) < Лист6.Cells(37, 9) And Лист6.Cells(37, 9) < Лист5.Cells(36, 1) Then Лист5.Cells(11, 9) = Лист5.Cells(36, 1): GoTo m

If Лист5.Cells(36, 1) < Лист6.Cells(37, 9) And Лист6.Cells(37, 9) < Лист5.Cells(37, 1) Then Лист5.Cells(11, 9) = Лист5.Cells(37, 1): GoTo m

If Лист5.Cells(37, 1) < Лист6.Cells(37, 9) And Лист6.Cells(37, 9) < Лист5.Cells(38, 1) Then Лист5.Cells(11, 9) = Лист5.Cells(38, 1): GoTo m

If Лист5.Cells(38, 1) < Лист6.Cells(37, 9) And Лист6.Cells(37, 9) < Лист5.Cells(39, 1) Then Лист5.Cells(11, 9) = Лист5.Cells(39, 1)

m: End Sub

2.1.5 Текст программы закрепленный за Листом 5

Private Sub CommandButton1_Click()

'Ступени для абсорбции'

Dim xv(20), yv(20) As Double

xн = Лист2.Cells(18, 9)

xк = Лист3.Cells(12, 9)

'Построение вспомогательной линии'

j = 1

For i = 14 To 24

xv(j) = Лист4.Cells(i, 1)

yv(j) = (Лист4.Cells(i, 2) + linterp("Лист4", 16, 18, 6, 7, CDbl(xv(j)))) / 2

Лист5.Cells(j, 1) = xv(j)

Лист5.Cells(j, 2) = yv(j)

j = j + 1

Next i

'вывод для графика xн,xк'

Лист5.Cells(1, 3) = "xн"

Лист5.Cells(1, 4) = "yн"

Лист5.Cells(2, 3) = xн

Лист5.Cells(2, 4) = 0

Лист5.Cells(3, 3) = xн

Лист5.Cells(3, 4) = Лист4.Cells(14, 2)

Лист5.Cells(4, 3) = "xк"

Лист5.Cells(4, 4) = "yк"

Лист5.Cells(5, 3) = xк

Лист5.Cells(5, 4) = 0

Лист5.Cells(6, 3) = xк

Лист5.Cells(6, 4) = Лист4.Cells(14, 2)

'расчет координат ступеней'

Dim xt(60), yt(60) As Double

k = 1

xt(k) = xн

yt(k) = linterp("Лист4", 14, 24, 1, 2, CDbl(xt(k)))

k = k + 1

While xк >= xt(k - 1)

xt(k) = xt(k - 1)

yt(k) = linterp("Лист4", 16, 18, 6, 7, CDbl(xt(k)))

yt(k + 1) = yt(k)

a = linterp("Лист5", 1, 13, 2, 1, CDbl(yt(k))) - xt(k) 'вспомогательная на листе5'

xt(k + 1) = xt(k) + 2 * a

Лист5.Cells(k + 1, 5) = xt(k + 1)

Лист5.Cells(k + 1, 6) = yt(k + 1)

k = k + 2

Wend

'вывод координат точек ступеней'

For i = 1 To k

Лист5.Cells(i, 5) = xt(i)

Лист5.Cells(i, 6) = yt(i)

Next i

Лист5.Cells(1, 7) = "число ступеней"

Лист5.Cells(1, 8) = k / 2

End Sub

2.1.6 Текст программы закрепленный за Листом 6

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист7.Select

End Sub

2.1.7 Текст программы закрепленный за Листом 7

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист8.Select

End Sub

2.1.8 Текст программы закрепленный за Листом 8

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист9.Select

End Sub

2.1.9 Текст программы закрепленный за Листом 9

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист10.Select

End Sub

2.1.10 Текст программы закрепленный за Листом 10

Private Sub CommandButton1_Click()

Лист11.Select

End Sub

2.2 Текст программы закрепленный за Модулем 1

Function linterp(lj As String, m As Integer, n As Integer, xj As Integer, yj As Integer, x As Double) As Double

linterp = 0

For i = m To n - 1

If Worksheets(lj).Cells(i, xj) <= x And x <= Worksheets(lj).Cells(i + 1, xj) Then y = (x - Worksheets(lj).Cells(i, xj)) * (Worksheets(lj).Cells(i + 1, yj) - Worksheets(lj).Cells(i, yj)) / (Worksheets(lj).Cells(i + 1, xj) - Worksheets(lj).Cells(i, xj)) + Worksheets(lj).Cells(i, yj)

linterp = y

GoTo m

End If

Next i

m: End Function

3. Описание программы

3.1 Назначение программы

Программа предназначена для автоматизации расчета абсорбционной колонны непрерывного действия для улавливания паров метанола из газовой смеси (воздушной) водой.

3.2 Функциональное назначение

Насадочная абсорбционная колонна непрерывного действия.

Ввод исходных данных: количество газовой смеси, поступающей в абсорбционную колонну, давление в абсорбере, тип абсорбционной колонны, концентрация метанола.

Ввод справочных данных, необходимых для расчёта: плотность метанола, плотность воды, равновесная кривая метанол и вода.

Расчет материального баланса абсорбционной колонны. Определить: диаметр колонны, рабочие скорости паров в колонне, высоту колонны, общее гидравлическое сопротивление колонны.

3.3 Описание логических структур

Программа для автоматизации расчета абсорбционной колонны непрерывного действия состоит из: Исходных данных, Материального баланса, Оставшаяся расчетная часть.

В самом начале расчета необходимо определить плотность метанола:

рмет=(M/22,4)*(To/T)*(P/Po),

Плотность воздуха:

рвозд =(M/22,4)*(To/T)*(P/Po),

определив эти значения можно найти количество воздуха, поступающего на установку:

Vвозд=V*(100-yн)/100,

После определим расход инертной части газа:

расчет абсорбционная колонна непрерывное действие

G=рвозд*Vвозд.

Затем производительность абсорбера по поглощаемому компоненту

M=G*(Yн-Yк),

И так находя одни значения можно определить следующие переменные: диаметр абсорбера, активную поверхность насадки, коэффициент массопередачи в газовой фазе, гидравлическое сопротивление орошаемой насадки и т.д.

3.4 Используемые средства

Для реализации программы используются следующее обеспечение:

техническое:

ЭВМ модели AMD Athlon tm 64 Processor, 3000+, 1.81ГГц;

объем 1,00 ГБ ОЗУ;

графический адаптер -NVIDIA Ge Force 7900 GS;

устройство ввода информации типа "мышь";

стандартная 101-кнопочная клавиатура;

принтер типа hp deskjef 3420;

программное:

Windows XP SP2;

Microsoft Excel 2003, встроенный язык программирования;

информационное:

Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков - Л.: Химия, 1987. - 576 с.;

Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии / Г.С. Борисов, Ю.И. Дытнерский - М.: Химия, 1991.;

Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Гамм, С.З. Каган - М.: Химия, 1968.- 848 с.;

Справочник химика.-М.: Химия, 1964.-Т.3,5.

3.5 Вызов и загрузка файла

При условии, что операционная система уже загружена, запустить программу Microsoft Excel 2003 (через Пуск), найти файл курсовик.xls. Далее следует открыть его двойным щелчком мыши. В результате будет запущена и загружена программа расчета колонны.

Возможные ошибки: если программа Excel 2003 дает сбой, то следует выйти из неё и загрузить программу еще раз.

Если перемещение по документу вызывает существенное замедление работы ЭВМ, отключите автоматический перерасчет.

Если появилось сообщение, что не хватает свободной памяти, то необходимо:

освободить место на жёстком диске;

перезагрузить компьютер;

очистить корзину.

В случае выключения электропитания то, что не удалось сохранить вам или самой программой, придется набрать это заново.

3.6 Входные данные

Исходные данные:

1) Тип колонны - тарельчатая;

2) Количество газовой смеси, поступающей на установку V=4м3/с;

3) Температура газовой смеси 75С;

4) Начальная объемная концентрация паров метанола, в газовой фазе ун=6%;

5) Степень извлечения 95%;

6) Начальная массовая концентрация метанола в поглотителе Х=0%;

7) Степень насыщения поглотителя 0,48;

8) Начальная температура поглотителя, поступающего в абсорбер 23 С;

9) Начальная температура охлаждающей воды 18 С;

10) Абсорбер работает под давлением р=0,1МПа;

11) В установке предусмотреть (рассчитать и подобрать) насос для поглотителя в абсорбер, воды в холодильник для охлаждения газа и газодувку для подачи газовой смеси в абсорбер.

3.7 Выходные данные

После всех расчетов связанных с абсорбционной колонной мы получаем следующие результаты: Диаметр, м; Поверхность массопередачи, м^2; Высота насадки; Скорость газа, м/с; Гидравлическое сопротивление насадочного слоя.

4. Руководство программиста

4.1 Назначение и условие применения

Для расчета абсорбционной колонны необходим ряд табличных значений: выбираем насадку, в моем случае это керамические кольца Рашига,35*35*5мм; находим значение плотности жидкой фазы при данных условиях; динамические коэффициенты метанола и воды при заданной температуре. Вот несколько источников которые необходимы для нахождения табличных значений:

Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков - Л.: Химия, 1987. - 576 с.;

Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский - М.: Химия, 1991. - 496 с.;

Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Гамм, С.З. Каган - М.: Химия, 1968.- 848 с.;

Справочник химика.- М; Химия, 1964.-Т.3,5

Программа предназначена для автоматизации расчета абсорбционной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол-вода.

4.2 Характеристика компонентов

Для того чтобы начать расчет необходимо вести исходные данные. Поэтому необходимо создать форму, в которой можно изменить какое-либо значение и расчет произойдет автоматически.

В программе Excel 2003 левой кнопкой мыши щелкаем в Меню: Вид - Панели инструментов - Формы, создаем кнопку : по нажатию на которую на экран выходит форма с заданными значениями, это видно на рисунке 4.1.

Рисунок 2 Форма с заданными значениями

При нажатии на кнопку ОК мы перейдем на новый лист, при нажатии на кнопу ОТМЕНА мы вернемся на Лист2 и можем редактировать что-либо. (см. Приложение А).

Если рассматривать все кнопки этой программы, то тексты программ приведены в пункте 2.1.

4.3 Характеристика, компоненты, материальный баланс

Программа для расчета абсорбционной колонны создана в Excel 2003 с использованием Редактора Visual Basic. При создании программы я использовала функцию linterp.

Функция linterp - определение значения количественной величины со значением функции, заданной таблично параметрами функции являются:

1) n - номер последней строки, в которой расположено последнее значение функции;

2) m - номер первой строки;

3) xj - номер столбца, где расположено значение аргумента функции;

4) yj - номер столбца, где расположено значение искомой функции;

5) x - значение аргумента, для которого необходимо найти значение функции;

6) lj - наименование листа, на котором расположены табличные значения функции.

Возвращаемое значение - значение функции, рассчитываемое по формуле

y=((x-x1)*(y2-y1)/x2-x1)+y1,

для заданного значения х.

5. Руководство оператора

5.1 Назначение программы

Данная программа расчета абсорбционной колонны непрерывного действия предназначена для расчета и подбора оборудования на производстве. Благодаря автоматизации можно варировать исходными данными и быстро получать новый результат.

5.2 Выполнение программы

5.2.1 Вызов и загрузка файла

При условии, что операционная система уже загружена, запустить программу Microsoft Excel 2003 (через Пуск), найти файл курсовик.xls. Далее следует открыть его двойным щелчком мыши. В результате будет запущена и загружена программа расчета колонны.

Возможные ошибки: если программа Excel 2003 дает сбой, то следует выйти из неё и загрузить программу еще раз.

Если перемещение по документу вызывает существенное замедление работы ЭВМ, отключите автоматический перерасчет.

Если появилось сообщение, что не хватает свободной памяти, то необходимо:

освободить место на жёстком диске;

перезагрузить компьютер;

очистить корзину.

В случае выключения электропитания то, что не удалось сохранить вам или самой программой, придется набрать это заново.

Для того чтобы передвигаться по программе необходимо нажимать на кнопки, после чего выполняется расчет или переход на новую страницу.

Расчет абсорбционной колонны непрерывного действия приведен в приложении.

Заключение

Программный продукт разработан для автоматизации расчета насадочной абсорбционной колонны непрерывного действия. Целью разработки является ускорение и снижение трудоемкости расчетов, что достигается введением элементов автоматизации во все вычисления.

При реализации были учтены пожелания заказчика по организации ввода необходимой информации и формата представления выходных данных.

Интерфейс системы требует минимальных навыков работы с системой Microsoft Excel 2003, что значительно упрощает процесс ее внедрения в деятельность инженера.

Преимуществами данной системы являются:

простота использования;

наглядное представление данных;

возможность проведения дополнительных вычислений;

возможность проверки данных.

Размещено на Allbest.ru

...