Разработка САПР трубчатых реакторов для производства малеинового ангидрида

паром, загружали 15 л чистой воды и такое же количество промывной воды

после предыдущей операции, 7,6 кг отработанного катализатора и 200 мл

купоросного масла. Массу тщательно размешивали и нагревали, после чего

небольшими порциями при размешивании добавляли 0,5 кг щавелевой кислоты.

Прекратив обогрев, массу дополнительно размешивали в течение 10—15 мин и

отстаивали. Раствор декантировали, а осадок промывали водой, которую потом

использовали для обработки свежих порций катализатора.

Лабораторные испытания образца катализатора, полученного с

использованием растворов регенерированной смеси активных компонентов,

показали, что такой катализатор не отличается от катализатора,

приготовленного из исходных реактивов.

Реакторы со стационарным слоем катализатора.

Первоначально промышленный синтез малеинового ангидрида был

осуществлен в стационарном слое катализатора. При этом были созданы

реакторы относительно небольшой производительности — примерно 20 кг

малеинового ангидрида в час. Процесс дальнейшего совершенствования

реакторов характеризуется стремлением к созданию аппаратов большой

мощности. Основной проблемой при создании высокопроизводительных агрегатов

является необходимость отвода тепла, выделяющегося при окислении больших

количеств бензола. Поэтому для конструкций реакторов производства

малеинового ангидрида наиболее важным является метод теплоотвода.

Реакторы со стационарным слоем гранулированного катализатора

выполняются в виде вертикальных трубчатых аппаратов. Реактор представляет

собой вертикальный аппарат, в котором имеется большое количество трубок,

заполненных катализатором. В межтрубном пространстве аппарата находится

расплав солей. Для интенсификации отвода тепла и выравнивания температуры

расплав перемешивается пропеллерной мешалкой, приводимой во вращение

электродвигателем с индивидуальным приводом.

Для отвода тепла от расплава солей в центральной трубе размещены

охлаждающие элементы, по конструкции аналогичные трубкам Фильда. Во

внутренние трубки охлаждающих элементов снизу поступает воздух, а нагретый

воздух выводится из наружных трубок через камеру. Охлаждающий воздух

подается также в рубашку. Температура в зоне катализатора измеряется

термопарами, установленными в гильзах. Перед началом процесса

контактирования аппарат разогревают, продувая катализатор горячим воздухом.

Бензоловоздушная смесь, поступающая в реактор, проходит через трубки,

заполненные катализатором, а контактные газы, содержащие пары малеинового

ангидрида, удаляются из аппарата через нижний боковой штуцер.

В некоторых реакторах циркуляция расплава солей через межтрубное

пространство осуществляется насосом. При этом горячий расплав можно

направлять в котлы-утилизаторы и расходовать тепло реакции для получения

водяного пара, который используют в самом производстве малеинового

ангидрида. По расчету количество пара, получаемого в процессе окисления

бензола (6 т/год), вполне достаточно для обеспечения нужд всего цеха

малеинового ангидрида. Равномерное распределение исходной парогазовой смеси

по сечению реактора достигается при помощи перфорированной тарелки,

расположенной под входным штуцером. Температура в аппарате измеряется

термопарами, установленными на разной глубине в гильзах, которые выведены

наружу через штуцеры. Герметичность достигается установкой в штуцерах

сальников.

Через межтрубное пространство реактора прокачивается расплав солей.

Продукты реакции выводятся через нижний боковой штуцер. Чтобы предотвратить

окисление нитрита, содержащегося в расплаве, в межтрубное пространство

аппарата вводят водяной пар, а лучше азот.

Особенно важным конструктивным узлом реакторов со стационарным слоем

катализатора является место соединения труб с трубными решетками. Известны

случаи, когда из-за не плотности стыков расплав из межтрубного пространства

проникал под нижние трубные решетки. Контакт расплава с парами органических

веществ, содержащихся в паровогазовой смеси продуктов контактирования,

приводил к воспламенению и взрывам. При этом выбивало предохранительные

мембраны на газоходах ангидридной смеси, и систему приходилось

останавливать для ремонта и чистки. С целью возможно более тщательного

уплотнения концы труб развальцовывают в трубных решетках и затем

дополнительно проваривают. Перед сдачей в эксплуатацию межтрубное

пространство реакторов проверяют на герметичность. Для сохранения плотности

стыков в процессе эксплуатации необходимо плавно нагревать и охлаждать

реактор при пусках и остановках системы.

Задача уплотнения соединений труб с трубными решетками сильно

усложняется по мере увеличения числа труб в реакторе. В значительной

степени эту задачу удается решить путем создания высококачественных сварных

швов.

Контактные трубки реактора заполняют катализатором с особой

тщательностью, так как от равномерности распределения катализатора по

сечению и по длине трубок зависит успешное проведение процесса. При

неравномерном заполнении трубок реагенты будут проходить через слой

катализатора с разной скоростью, что приведет нарушению нормального течения

процесса.

Весьма важно чтобы гидравлическое сопротивление газовому потоку во

всех контактных трубках было одинаковым, так как в противном случае через

трубки будут протекать неравные количества газа с разными скоростями.

Поэтому перед пуском реактора через трубки продувают воздух для изменения и

регулирования сопротивление слоя катализатора.

«Закрепление» катализатора, загруженного в контактную трубку,

осуществляется различными способами.

Часто используют способ, схематически показанный на рисунке 1. На

рисунке изображены нижние участки двух контактных трубок 1. В них вставлены

пружинки 2, нижние витки которых плотно прижимаются к стенкам трубок,

препятствуя «стеканию» катализатора вниз.

В реакторах для получения малеинового ангидрида регулирование

температуры и зоне катализатора можно осуществлять при помощи кипящей бани

или автоматических регуляторов, изменяющих количество поступающего

хладагента в зависимости от изменения температуры в зоне катализатора.

Автоматическое регулирование температуры контактирования без применения

обычных терморегуляторов основано на использовании высококипящих жидкостей,

в которые погружены катализаторные трубки. Жидкости кипят при температуре,

определяемой давлением, при котором находится хладагент. При постоянном

давлении температура кипения сохраняется неизменной независимо от

возможного повышения температуры в зоне катализатора. В качестве хладагента

применяют кипящую ртуть.

Рисунок 1 – Схема закрепления катализатора в контактных трубках.

Производительность реакторов со стационарным слоем катализатора

составляет в большинстве случаев 3000—7000т малеинового ангидрида в год, а

иногда достигает 9000 и даже 15800 т в год. Созданию аппаратов столь

большой мощности способствовало, в частности, значительное

усовершенствование методов сварки. Число трубок в одном аппарате достигает

5400 и более. По мере роста производительности реакторов увеличивалось и

число трубок в одном аппарате.

До последних лет реакторы устанавливали внутри производственных

помещений. Однако развитие техники автоматического и дистанционного

контроля и регулирования технологических процессов обеспечило возможность

установки реакторов вне зданий. Управление реакторами производится с

центрального щита, монтируемого в закрытом помещении. При установке

реакторов вне здания сокращаются затраты на их монтаж, а также улучшаются

санитарно-гигиенические условия труда вследствие быстрого рассеивания

тепла, отдаваемого реакторами в окружающую среду. При увеличении мощности

аппаратов повышается их тепловая инерция и уменьшается чувствительность к

изменениям температуры окружающего воздуха, что особенно важно при

установке аппаратов вне здания.

Чтобы сократить потери тепла в окружающую среду и ускорить разогрев

системы, реакторы и газоходы тщательно изолируют.

От вредного влияния атмосферных осадков термоизоляцию защищают

кожухами из кровельной стали, лучше оцинкованной, Фланцы аппаратов и

коммуникаций являются источниками значительных потерь тепла, поэтому при

установке аппаратов вне здания фланцы также тщательно термоизолируют и

защищают от атмосферных осадков.

Реакторы монтируют на отдельно стоящих фундаментах. Для обслуживания

аппаратов на различных уровнях имеются легкие площадки, соединенные

лестницами.

Непременным условием, обеспечивающим возможность установки реакторов

вне здания, является тщательная отработка технологического процесса и

высококачественное изготовление оборудования. Это обеспечивает безаварийную

работу и исключает необходимость в частых ремонтах. При соблюдении этих

условий нет никакой надобности в создании кровли или какого-либо шатра над

реакторами.

При установке реакторов вне здания должна быть обеспечена высокая

герметичность аппаратов и коммуникаций. В противном случае малеиновый

ангидрид при контакте с атмосферными осадками будет гидратироваться до

соответствующих кислот. Последние отличаются высокой химической

агрессивностью по отношению к черным металлам и могут вызывать коррозию

материала аппаратуры, коммуникаций и строительных конструкций.

Технологический процесс получения малеинового ангидрида.

Технологический процесс начинается с приготовления бензоловоздушной

смеси, которая нагревается в теплообменнике до температуры 380-435С0 и

поступает в реактор, в присутствии катализатора и давлении 0,2 атм.

Установлено, что в процессе эксплуатации катализатор медленно

изменяет свои свойства. Рабочий цикл при этом составляет 2-3 года.

Продукты реакции проходят котел-утилизатор, теплообменник, который

используется для подогрева бензоловоздушной смеси, и холодильник, попадают

в конденсатор-сепаратор, где происходит конденсация большей части

малеинового ангидрида. Газы, содержащие остаточное количество малеинового

ангидрида и другие продукты реакции, подвергаются мокрой очистке в водном

скруббере, где практически полностью улавливается малеиновый ангидрид.

Раствор мелеиновой кислоты доводится в скруббере до концентрации

40%(масс.), затем подается на дегидратацию, где выделяется ангидрид-сырец.

Схема технологических стадий показана в приложении А.

Наиболее важным аппаратом технологического процесса является

химический реактор. В реакторе происходит образование целевого продукта,

продолжительность рабочего цикла, зависящая от состояния катализатора, и

производительность всего технологического процесса полностью определяются

этим аппаратом.

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В ходе разработки САПР должны быть решены следующие задачи:

- Построение структурной схемы САПР

- Построение функциональной схемы САПР

- Разработка математической модели трубчатого

реактора для получения малеинового ангидрида

- Постановка задачи оптимального проектирования и выбор метода ее

решения

- Создание программы, реализующей решение задачи оптимального

проектирования

- Разработка подсистемы ввода-вывода

- Разработка подсистемы выбора вспомогательного оборудования

- Разработка подсистемы визуализации

- Разработка подсистемы выбора катализатора

- Разработка подсистемы выбора хладагента

- Разработка подсистемы формирования документации

- Разработка информационно-поисковой подсистемы

3 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ

Структуру разрабатываемой подсистемы САПР (приложение Б) можно

представить в виде совокупности взаимодействующих друг с другом подсистем,

каждая из которых выполняет строго определенную функцию.

- Подсистема ввода-вывода.

Диалог с пользователем осуществляется двумя системами: системой

"заполнение бланка", которая служит для ввода необходимой информации и

системой "меню", которая предлагает пользователю выбрать необходимый

параметр. Пользовательский интерфейс осуществляет программа ввода-вывода.

Подсистема ввода-вывода функционирует на одном компьютере вместе с

подсистемой формирования документации, подсистемой визуализации и

информационно-поисковой подсистемой.

- Подсистема формирования документации.

Эта подсистема служит для создания технической документации.

Техническая документация разрабатывается с использованием таких программных

продуктов как AutoCad 2000 и MicroSoft Office 2000.

- Подсистема визуализации.

Подсистема визуализации необходима для графического отображения

полученной информации. Непосредственно визуализацией данных занимается

пакет прикладных программ визуализации.

Выбор компьютера для этих подсистем был основан на основе требований

пакетов AutoCad, MS Office и операционной системы Windows 2000, которая в

свою очередь выбрана из соображений безопасности и устойчивости. Поэтому

для функционирования данных подсистем необходимы компьютер Pentium III 600

с винчестером 10 Gb и 128 Мбайт оперативной памяти, монитор SVGA 17”,

источник бесперебойного питания Smart-UPS 420, CD-ROM Samsung 52x, мышь

Genius Net Mouse 3x, клавиатура Mitsumi PS/2, принтер LaserJet 2100 и

плоттер HP Disign Jet 430c.

- Информационно-поисковая подсистема.

Информационно-поисковая подсистема находится на одном компьютере с

подсистемой решения задачи оптимального проектирования.

Эта подсистема предназначена для хранения и извлечения необходимой

информации. Для реализации данной подсистемы необходим описанный выше

компьютер, применяемый в диалоговой подсистеме.

Работа с базами данных осуществляет система управления базами данных

Borland Interbase 5.0. Программа требует установку на данный компьютер

администратора баз данных Borland Interbase 5.0 Server.

СУБД обеспечивает доступ к следующим базам данных:

- БД готовых проектов;

- БД насосов;

- БД фильтров;

- БД катализаторов;

- БД теплоносителей;

В данной СУБД применяются диалог типа "заполнение бланка" . Диалог

данного вида применяется для заполнения соответствующей базы данных.

БД хранятся в распространенном формате dBase for Windows.

- Подсистема подбора вспомогательного оборудования.

Работа данной и последующих подсистем происходит на компьютере

Pentium III-600, 10Gb, 128Мb RAM. Для создания подсистем также необходимы:

монитор SVGA 15”, источник бесперебойного питания Smart-UPS 420, мышь

Genius Net Mouse 3x, клавиатура Mitsumi PS/2. Выбор данной конфигурации

компьютера обуславливается также, как и было описано выше, требованиями

операционной системы и программных приложений.

Эта подсистема предназначена для подбора пользователем оптимальных

элементов вспомогательного оборудования.

Она реализуется с помощью следующего пакета прикладных программ:

- программа подбора фильтра;

- программа подбора электродвигателя.

В работе подсистемы применяется диалог типа "меню" и типа "заполнение

бланка"

- Подсистема выбора теплоносителя.

Данная подсистема необходима для выбора теплоносителя для реактора

получения малеинового ангидрида посредством каталитического окисления

бензола. Выбор теплоносителя обеспечивает программа выбора теплоносителя.

Математическим обеспечением ей служит алгоритм выбора теплоносителя.

Применяемый диалог с пользователем - диалог типа "меню" и типа "заполнение

бланка".

- Подсистема выбора катализатора.

Данная подсистема предназначена для выбора катализатора для

трубчатого реактора производства малеинового ангидрида. Это осуществляется

с помощью программы выбора катализатора. Эта программа использует алгоритм

выбора катализатора. Лингвистическое обеспечение для этой подсистемы служит

- диалог типа "меню" ,а также диалог типа "заполнение бланка".

- Подсистема решения задачи оптимизации.

Данная подсистема реализуется с помощью следующих программ:

- программа для решения математической модели;

- программа для решения задачи оптимизации.

Данные программы написаны на объектно ориентированном языке

программирования С++. При работе данная подсистема применяет диалог "вопрос-

ответ" для утверждения полученного результата у пользователя и системы

"заполнения бланков" и "меню" для коррекции исходных данных.

В данной подсистеме для решения поставленных задач применяются

следующие методы решения:

метод конечных разностей, который используется для решения

математической модели ;

метод Ньютона для систем нелинейных дифференциальных уравнений,

который используется для решения задачи оптимального проектирования.

4 ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Функциональная схема САПР представлена в приложении В.

На начальном этапе пользователю предлагается ввести исходные данные с

помощью диалога типа "заполнения бланков" (для ввода необходимых данных) и

диалога типа меню (для выбора необходимой точности). Эти данные проверяются

на корректность. Затем по ним ищется готовый проект, если проект найден, то

выводится вся графическая и текстовая документация согласно введенным

данным.

В случае, если нет готового проекта для введенных данных, то

выполняется поиск и расчет необходимой информации. Этот этап подразделяется

на следующие этапы:

1) выбор теплоносителя (на этом этапе подбирается оптимальный

теплоноситель);

2) выбор катализатора (здесь подбирается оптимальный катализатор);

3) решение математической модели статики и задачи оптимального

проектирования;

4) анализ результатов оптимизации. Если данные приемлемы, то

происходит переход на пункт 5, иначе данные корректируются и происходит

переход на пункт 1;

5) подбор фильтра (здесь подбирается оптимальный фильтр);

6) подбор насоса (здесь подбирается оптимальный насос);

7) компоновка результатов проектирования;

8) сохранение готового проекта в базе данных готовых проектов;

9) формирование документации;

10) вывод результатов на печатающее устройство.

5 ОБЕСПЕЧЕНИЯ

5.1 Математическое обеспечение

Математическое обеспечение САПР - объединяет в себе математические

модели проектируемых объектов, методы и алгоритмы выполнения проектных

процедур. Для разработки многотоннажного производства малеинового ангидрида

каталитическим окислением бензола целесообразно использовать методы

математического моделирования /5,6/.

Математическая модель процесса позволяет определить оптимальные

конструктивные и режимные параметры и разработать высокоэффективный

промышленный реактор. Кинетическую модель окисления бензола в малеиновый

ангидрид можно представить схемой, представленной на рисунке 2:

где Б — бензол; М — малеинивый ангидрид; Q — продукты сгорания: 1, 2 и 3 —

маршруты образования продуктов.

Рисунок 2 – Схема кинетического окисления бензола

Скорости образования продуктов определяются из выраженнй:

[pic], (5.1)

где w1,w2 и w3 — скорости соответствующих стадий.

При выводе кинетических уравнений принимали дискретную неоднородность

поверхности катализатора /7/. Последнюю можно представить состоящей из трех

типов активных центров, различающихся энергией связи кислород —

катализатор.

В процессе катализа происходят обратимая адсорбция окисляемого

соединения на окисленной поверхности, взаимодействие адсорбированной

молекулы с поверхностным кислородом и десорбция продукта. Протекание

реакции тормозится органическими компонентами газовой фазы вследствие их

обратимой адсорбции. Кислородные вакансии быстро заполняются кислородом из

газовой фазы, вследствие этого наблюдается нулевой порядок по кислороду. В

соответствии с указанными представлениями на основе теории стационарных

реакций /8/ были выведены уравнения для расчета скоростей по маршрутам:

[pic], (5.2)

Di=CQ,СM,СБ, (5.3)

где i — номер маршрута;

CБ - концентрация соответственно бензола;

СМ — концентрация малеинового ангидрида;

CQ – концентрация продуктов сгорания;

Ai,Bi,Di и Fi — константы скоростей i-гo маршрута.

Экспериментальные данные по скоростям образования продуктов были

получены на лабораторном безградиентном мембранном реакторе.

Реактор для получения малеинового ангидрида из бензола представляет

собой вертикальный трубчатый аппарат с неподвижным слоем катализатора.

Объем тепла осуществляется расплавом солей, циркулирующим в межтрубном

пространстве. При математическом моделировании нужно установить влияние

изменения режимных и конструктивных параметров процесса на эффективность

работы реактора. Кроме того, необходимо определить структуру математической

модели, наиболее точно соответствующую экспериментальным данным, и найти

математическую модель (описывающую с достаточной точностью процесс в

реакторе), которую можно применить при оптимизации процесса.

На рисунке 3 изображена структурная схема объекта.

C6H6 + O2 C4H2O3 + CO2 + H2O

Рисунок 3 - Структурная схема объекта.

Объект представляет собой «черный ящик», на вход которого подается

бензоловоздушная смесь, а на выходе - малеиновый ангидрид в смеси с водой и

углекислым газом.

5.1.1 Принятие допущений

- В связи с тем, что длина реактора значительно превышает его

диаметр, будем использовать гидродинамическую модель “Идеальное

вытеснение”.

- Плотность реакционной смеси не меняется по длине трубы.

5.1.2 Математическая модель

В проектируемом объекте происходят следующие реакции:

C6H6 + 4О2 2C4H2O3,

C4H2O3 + 2O2 СО2 + 2СО2 + Н2О, (5.4)

C6H6 + 6О2 3СО + 3СО2 + 3Н2О

Кинетику этих реакций уравнений можно представить в виде:

[pic],

[pic],

[pic], (5.5)

[pic],

xБ = СБ/Со,

хМ = CМ/Co,

хQ = CQ/Со

Граничные условия:

[pic],

[pic],

[pic],

[pic], (5.6)

[pic],

[pic],

0 < r ( R,

0 < l ( L

Кинетические константы:

A1 = 2,6127 с—1,

А2 = 0,2079 с—1,

A3 = 0,3189 с—1,

B1 = 5,1413 м3/(моль*с),

B2 = 4,6351 м3/(моль*с),

В3 = 0.8173 m3/(моль*с), (5.7)

F1 = 0,0056 м3/(моль*c),

F2 = 0,0219 м3/(моль*c),

F3 = 0,0121 м3/(моль*c),

D1 = 0,1328 м3/(моль*с),

D2 = 0,1085 м3/(моль*с),

D3 = 0,0678 м3/(моль*с)

где co — начальная концентрация бензола;

l — координата по длине трубки;

Ср — объемная теплоемкость потока;

hi — тепловые эффекты стадий;

К — коэффициент теплопередачи через стенку трубки;

( - коэффициент теплопередачи от стенки к хладагенту;

Тх — температура хладагента;

Т — температура катализатора;

dtр — диаметр трубки;

V — линейная скорость газа;

D - коэффициент эффективной радиальной диффузии;

r — координата по радиусу трубки;

L – максимальная длина трубки;

R – максимальный радиус трубки.

Для peшeния системы уравнений (5.5) использовали конечно разностный

метод. Время расчета 2 - 10 секунд.

5.1.3 Метод решения уравнений математической модели

Полученную систему дифференциальных уравнений (5.2) второго порядка

будем решать по конечно разностной схеме , так как метод конечных разностей

является одним из эффективных методов решения систем нелинейных

дифференциальных уравнений /9/.

5.1.4 Выбор варьируемых параметров и критерия оптимизации

Концентрация малеинового ангидрида - СМ(t,l,r) это функция, зависящая

от температуры смеси t, длины l и радиуса трубы рактора r. Из-за свойств

катализаторов, взрыво- и пожаробезопасности малеинового ангидрида,

увеличения проскока бензола температурный режим задают. Таким образом будем

варьировать только длину l и радиус r трубок реактора.

Критерием оптимизации выбрана выходная концентрация малеинового

ангидрида исходя из предположений, что на стоимость производства в основном

влияет себестоимость сырья.

Таким образом необходимо найти такое значения длины l и радиуса

трубы реактора r , при которой концентрация малеинового ангидрида СM будет

максимальной.

5.1.5 Постановка задачи оптимального проектирования

Найти l и r трубы реактора производства малеинового ангидрида, при

которых CМ ( max,

уравнения связи:

[pic],

[pic],

[pic], (5.8)

[pic],

xБ = СБ/Со,

хМ = CМ/Co,

хQ = CQ/Со

Граничные условия:

[pic],

[pic],

[pic],

[pic], (5.9)

[pic],

[pic],

0 < r ( R,

0 < l ( L

Кинетические константы:

A1 = 2,6127 с—1,

А2 = 0,2079 с—1,

A3 = 0,3189 с—1,

Е1 = 11503,5 кал/моль,

Е2 = 24913,7 кал/моль,

E3 = 19744.1 кал/моль, (5.10)

B1 = 5,1413 м3/(моль*с),

B2 = 4,6351 м3/(моль*с),

В3 = 0.8173 m3/(моль*с),

F1 = 0,0056 м3/(моль*c),

F2 = 0,0219 м3/(моль*c),

F3 = 0,0121 м3/(моль*c),

D1 = 0,1328 м3/(моль*с),

D2 = 0,1085 м3/(моль*с),

D3 = 0,0678 м3/(моль*с)

5.1.6 Описание метода оптимизации.

Методом оптимизации был выбран метод Ньютона. Метод Ньютона является

одним из самых эффективных методов второго порядка /10/.

Идея метода в следующем – в окрестности имеющегося приближения хn

исходная задача заменяется некоторой вспомогательной линейной задачей.

Последняя задача выбирается так, чтобы погрешность замены имела более

высоки порядок малости чем первый в окрестности имеющегося приближения. За

следующее приближение принимают решение этой же вспомогательной задачи.

Метод Ньютона записывается в виде:

[pic] (5.11)

так, как

[pic], (5.12)

то

[pic] (5.13)

[pic], (5.14)

[pic] (5.15)

где H(x) – матрица Гессе,

[pic] - градиент функции f(x).

5.1.7 Результат оптимизации

В результате решения задачи оптимизации с точностью 0.0001 были

получены следующие данные: оптимальная длина l = 2,0246 м, диаметр трубы

реактора d = 0,0223 м при концентрации С = 0,6816 моль/м3. Точка оптимума

показана в приложении Г.

Экспериментальные данные были получены в интегральном реакторе с

длиной трубки 3 м и радиусом 0.025 м при температуре хладагента 410°С и

начальной концентрации бензола 0,9 моль/м3. Результаты опытов показали,

выходная концентрация малеинового ангидрида составляет 0.5936 моль/м3;

расчетные данные при этих условиях: выходная концентрация 0.5885 моль/м3.

Это свидетельствует о том, что данная модель позволяет достаточно точно

воспроизвести результаты экспериментов.

При сравнении экспериментальных данных с данными, полученными в

результате оптимизации было отмечено ,что разработанный трубчатый реактор

превосходит по концентрации малеинового ангидрида аналогичные существующие

реакторы на 5-8%.

5.2 Техническое обеспечение

Техническое обеспечение САПР - представляет собой совокупность

взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных

для выполнения автоматизированного проектирования.

Для продуктивной работы необходимо обрабатывать данные с максимальной

скоростью. Для обеспечения быстрого доступа к ним, требуются быстрые каналы

связи. Кроме этого комплекс технических средств должен обеспечивать ввод и

вывод, контроль, хранение, восстановление и модификация информации.

Выполнение расчетных работ, обеспечение диалога с пользователем. Поэтому в

качестве вычислительной техники было решено взять персональные компьютеры

на базе семейства процессоров Pentium III. Многие САПР базируются на этих

машинах. Огромное количество фирм в данный момент занимаются изготовлением

программного обеспечения и периферийного оборудования для компьютеров этого

класса. Компьютеры имеют открытую модульную структуру и позволяют

модернизировать их с минимальными затратами. Помимо всех перечисленных

достоинств они имеют достаточную производительность при сравнительно низкой

цене. А это является немаловажным критерием при выборе технических средств.

Быстродействие - одно из преимуществ нового процессора, а также новые

инструкции для быстрых «интеллектуальных» вычислений. Процессор Pentium III

отличается от своих предшественников наличием семидесяти новых инструкций,

названных потоковыми SIMD - расширениями Internet. Плоды такой новой

разработки сделали доступным программистам, применяющих новые инструкции,

создание еще боле производительных программ. Это нововведение может

оказаться очень полезным в широком ряде приложений.

Из всего многообразия, предоставленного фирмой Intel, мной выбраны

следующие модели: PentiumIII-600, SDRAM128Mb, HDD10Gb, FDD3,5 , 8Mb;

PentiumIII-600, SDRAM64Mb, HDD10Gb, FDD3,5, 4Mb.

Предлагаемая в данном разделе техника предлагается из соображений

экономии и качества работы. Теоретически возможно использование всех

компьютеров семейства IBM PC-совместимых компьютеров, на которых будет

функционировать используемая операционная система - Windows 2000, а также

следующие программные продукты: графическая система подготовки чертежей

AutoCAD 2000, оболочка для объектного языка программирования Borland Delphi

4.0, пакет программ редактирования текстовой информации и доступа к данным

Microsoft Office 2000 и сервисных программ для работ в сети. Также данные

компьютеры должны обеспечивать быстродействие этих программ.

Для работы с программой AutoCad 2000 дисплей должен иметь достаточно

высокое разрешение и рекомендуемый объем видеопамяти должен быть не менее 8

Мбайт для поддержки максимальной разрешающей способности дисплея. Все это

необходимо для реализации графических возможностей, предоставляемые

операционной системой Windows 2000 , поэтому был выбран дисплей SVGA 17”,

который поддерживает большинство видеорежимов и обеспечивает необходимое

качество изображения.

Рассмотренное оборудование является компактным, занимает мало места,

не требовательно к микроклимату в помещении и не требуют специальной

отдельной комнаты для их установки.

Персональные компьютеры объединены в локальную вычислительную

сеть. Необходимость использование локальной вычислительной сети

обуславливается следующими факторами:

- осуществляется быстрый обмен данными между станциями, что

необходимо для эффективного функционирования САПР.

- возможность использования в САПР только одного

графопостроителя, подключенного к одной из станций, в результате чего

отпадает необходимость устанавливать графопостроители в каждом отделе. При

этом значительно снижаются затраты на приобретение технических средств.

- блокировка файлов и записей, защита информации, создание

буферов печати и обеспечение связи между процессами, повышение

производительности поддержкой аппаратных и программных средств

различных поставщиков. Обоснование выбора: сеть обладает высокой

производительностью, поддерживается операционными системами Windows NT

(95, 98, ME, 2000), UNIX, Linux, FreeBSD и отличается высокой скоростью

передачи данных.

Краткие технические характеристики ЛВС:

топология - общая шина;

скорость передачи данных - 10 Мбит/с;

количество станций - до 30;

удаленность - до 185 м.

В качестве среды передачи данных используется коаксиальный кабель

РК-50, который обеспечивает высокую помехозащищенность сети. При отказе

работы одной из станций работоспособность всей сети сохраняется. На каждой

станции устанавливается сетевой адаптер.

Для вывода на печать текстовой документации выбран лазерный принтер HP

Laser Jet 2100.

Краткие технические характеристики HP Laser Jet 2100:

разрешение - 1440 dpi;

быстродействие - 8 стр/мин;

память - 1 – 8 Мб.

То обстоятельство, что в принтере использована лазерная технология

печати позволяет быстро выводить на печать изображения самого высокого

качества. Принтер подключается к параллельному порту (LPT) компьютера

через соединительный кабель, входящий в комплект принтера. Возможно

Страницы: 1, 2, 3, 4