Технологический расчет Цель работы

Освоение приемов расчета и оформления одного из узлов технологи-

ческого процесса.

Учебные вопросы

1. Оформление таблицы исходных данных

2. Условное изображение технологического узла

3. Написание расчетных уравнений и вывод расчетной формулы

4. Расчет и оформление результатов

Краткое изложение учебного материала по теме

Темой курсовых работ и проектов по специальным дисциплинам ча- сто бывает расчет технологического участка, состоящего из нескольких связанных между собой производственных узлов. Исходные данные для расчета могут быть заданы по количеству готовой продукции или перера- батываемого сырья. Требования по оформлению расчетов могут несколько различаться, но использование системы Excel позволяет выполнить и оформить все расчеты в необходимом виде. В цепочке технологических узлов часть исходных данных может задаваться числовыми величинами (например, концентрации, определяемые допустимыми параметрами рабо- ты оборудования или справочные данные по теплоемкости потоков), дру- гие же могут образовываться как расчетные значения, поступающие с предыдущих стадий расчета. При правильной организации расчетов изме- нение одной из задаваемых исходных величин вызывает перерасчет по всем формулам, связанным между собой в технологическую цепочку, даже для расположения расчетов на разных листах Excel.

Расчет материального баланса многих технологических узлов сво- дится к составлению и решению системы линейных уравнений. Для двух уравнений и двух неизвестных величин расчет можно выполнить методом подстановки, но для большего количества уравнений следует использовать решение матричным методом, как показано ранее на рисунке 5.19.

Оформление таблицы исходных данных

Как сказано выше, в таблице исходных данных могут присутствовать ссылки на ячейки листов Excel расчета предыдущих (или, наоборот, после- дующих) узлов и числовые значения.

Например, при расчете узла сгущения целлюлозной суспензии ис- ходными данными могут быть:

– поток уходящей с узла целлюлозной массы, т/ч;

– концентрации целлюлозы: в поступающем потоке, в потоке сгу- щенной целлюлозы и в очищенной воде (с присутствием небольшого ко- личества целлюлозы), % (в расчете на абсолютно сухое вещество);

– потери целлюлозы, в данном расчете невелики и их можно не учи- тывать.

Таблица исходных данных будет выглядеть следующим образом.

Таблица 8.1 – Исходные данные узла сгущения

 

Наименование показателя	Обозна- чение	Еди- ница изме- рения	Вели- чина	Обоснование
Поток уходящей с узла целлюлозной массы	G2	т/ч	50,05	известно из расчета другого узла
Концентрация целлюлозы:
– в поступающем потоке	c1	%	2,50	принимаем
– после сгущения	c2	%	12,00	задано при расчете другого узла
– в отобранной воде	c3	%	0,05	принимаем

Условное изображение технологического узла

Изобразим в простейшем виде схему узла с указанием поступающих и уходящих с него потоков.

Рисунок 8.1 – Схема узла сгущения

3 Написание расчетных уравнений и вывод расчетной формулы

Материальный баланс узла состоит из двух уравнений: общего и частного баланса.

Общий баланс: сумма поступающих потоков равна сумме уходящих потоков, для данного узла:

G₁ = G₂ + G₃

Частный баланс: количество поступающей целлюлозы равно сумме целлюлозы в уходящих потоках:

M₁ = M₂ + M₃

где

M_i = G_i· c_i /100

Таким образом, получаем следующую систему из двух линейных уравнений, в которой неизвестные величины G₁ и G₃:

G₁ = G₂ + G₃

G₁· c₁ /100 = G₂· c₂ /100 + G₃· c₃ /100

Если умножить каждый член второго уравнения на 100, получим си- стему:

G₁ = G₂ + G₃

G₁· c₁ = G₂· c₂ + G₃· c₃

Данную систему можно решить методом подстановки или матрич- ным методом, перенеся известные значения в правую часть:

G₁ – G₃ = G₂

G₁· c₁ – G₃· c₃ = G₂· c₂

Матрица A коэффициентов при неизвестных членах:

1  -1

c₁ -c₃

Вектор B известных членов уравнений:

G₂

G₂· c₂

Решение системы (значения G₁ и G₃) рассчитываются по матрич- ному уравнению:

G = A^-1 · B

4 Расчет и оформление результатов

После расчета по формулам необходимо оформить таблицу матери- ального баланса, в левой части которой будут показаны значения поступа- ющих на узел потоков и а. с. целлюлозы в них, в правой части – то же для уходящих потоков.

На листе системы Excel весь расчет будет выглядеть, как показано на рисунке 8.2.

 

Рисунок 8.2 – Расчет материального баланса узла сгущения целлюлозы

Учебное задание

Выполнить расчет материального баланса узда сгущения для следу- ющих исходных данных:

Наименование показателя	Обозна- чение	Еди- ница изме- рения	Вели- чина	Обоснование
Поступающий поток целлюлозной массы	G1	т/ч	244,07	известно из расчета предыдущего узла
Концентрация целлюлозы:
– в поступающем потоке	c1	%	2,50	известно из расчета предыдущего узла
– после сгущения	c2	%	12,00	принимаем
– в отобранной воде	c3	%	0,05	принимаем

Лабораторная работа № 9. Microsoft Access 2010.