Список использованных источников. задание на курсовую работу

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

УГС 18.00.00 «Химическая технология»

Специальность Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий

Факультет информационных технологий и управления

Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления

Учебная дисциплина Информационные технологии в проектировании

Курс 4 Группа 521

Студент Нестеренко Юлиана Александровна

Тема Разработка программного обеспечения для автоматизации проектирования процесса синтеза аммиака

Исходные данные к работе (источники)

1 Норенков, И. П. Автоматизированные информационные системы : учеб. пособие / И. П. Норенков. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 342 с.

2 Общая химическая технология : учеб. для вузов : в 2 т. / И. П. Мухленов [и др.]. – 5-е изд., стер. – М. : АЛЬЯНС, 2009. – 2 т.

3 Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования : учеб. для вузов / И. П. Норенков. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 359 с.

4 Кафаров, В. В. Основы автоматизированного проектирования химических производств / В. В. Кафаров, В. Н. Ветохин ; отв. ред. И. М. Макаров. – М. : Наука, 1987. – 623 с.

Перечень вопросов, подлежащих разработке

1 Аналитический обзор конструктивных и технологических особенностей процесса.

2 Разработка информационного обеспечения автоматизированной системы проектирования.

3 Создание математического обеспечения автоматизированной системы проектирования.

4 Формирование геометрической модели объекта проектирования.

Перечень графического материала

1 Технологическая схема процесса.

2 Структуры таблиц базы данных.

3 Даталогическая модель базы данных.

4 Примеры запросов к базе данных.

5 Структура математической модели процесса и пример расчета показателей процесса.

6 Демонстрация этапов построения трехмерной геометрической модели одного из аппаратов технологической линии.

Требования к аппаратному и программному обеспечению

Аппаратное обеспечение: IBM PC-совместимый компьютер на базе микропроцессора Intel Pentium. Программное обеспечение: операционная система Microsoft Windows, система управления базами данных, пакет символьной математики MathCAD, среда автоматизированного проектирования Компас-3D, текстовый процессор.

Дата выдачи задания

Срок представления проекта к защите

Заведующий кафедрой _______________ проф._Чистякова Т.Б.

Лектор, _______________ ст. препод. Романов Н.В.

должность

Руководитель, _______________ ст. препод. Козлов А.В.

должность

Задание принял

к выполнению _______________ Нестеренко Ю.А.

Содержание

Введение 4

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 4

1.1 Роль систем автоматизированного производства в проектировании 4

1.2 Аммиак и его свойства 6

1.3 Получение аммиака 7

1.4 Потребление и способы хранения 9

2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ 12

3 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 13

Проектирование БД процесса 13

3.2 Расчёт химических параметров реакции образования аммиака22

3.4 Создание модели теплообменного аппарата 28

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 36

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 37

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Роль систем автоматизированного производства в проектировании. Современное производство представляет собой совокупность взаимосвязанных операционных составляющих, обеспечивающих трансформацию исходных ресурсов в готовую продукцию. Важнейшая роль в этом процессе принадлежит разработке новых изделий, поиску технологических и организационно-экономических способов практического достижения норм конкурентоспособности продукции, то есть комплексу работ, называемых научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими.

Автоматизация проектирования обеспечивает целый ряд преимуществ и выгод, но лишь некоторые из них поддаются количественной оценке. Частично эффективность САПР достигается за счет неявных факторов: улучшения качества работы, получения более содержательной и более полезной информации, совершенствования процесса управления и все эти факторы трудно выразить количественно.

Некоторые другие выгоды сами по себе поддаются количественному выражению, однако, их результат проявляется на более поздних стадиях производственного процесса и поэтому трудно бывает оценить соответствующие выгоды при проектировании. Целый ряд статей экономического эффекта от внедрения САПР можно измерить непосредственно, к их числу относятся:

− увеличение производительности труда конструктора;

− сокращение длительности циклов производства;

− уменьшение требуемого числа конструкторов-проектировщиков;

− обеспечение более быстрой реакции на запросы пользователей САПР, касающиеся использования стандартных деталей;

− минимизация числа ошибок, связанных с ручным оформлением документов;

− повышение точности проектирования;

− автоматизация процесса подготовки технической документации;

− стандартизация проектных решений;

− улучшение качества проектных разработок;

− совершенствование внесения конструкторских изменений;

− повышение удобочитаемости и информативности чертежей.

1.2 Аммиак и его свойства

Аммиак NH₃ - простейшее соединение азота с водородом; бесцветный газ удушливым резким запахом и едким вкусом. Жидкий аммиак практически не проводит электрический ток, он - хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для множества неорганических соединений. Твёрдый аммиак - бесцветные кубические кристаллы.

Аммиак был известен древним алхимикам еще со времен Гебера (VIII в. н. э.), однако широкого применения не находил. Только в 1-ой половине XIX в. начинают использовать аммиак, получаемый в качестве побочного продукта на газовых заводах, а во 2-ой половине XIX в. - в некоторых коксохимических производствах.

Аммиак - весьма реакционноспособное соединение. За счёт наличия неподелённой электронной пары у атома N особенно характерны и легко осуществимы для него реакции присоединения. Наиболее важна реакция присоединения протона к молекуле аммиака, ведущая к образованию иона аммония NH⁺, который в соединениях с анионами кислот ведёт себя подобно ионам щелочных металлов. Такие реакции происходят при растворении аммиака в воде с образованием слабого основания - аммония гидроокиси NH₄OH, а также при непосредственном взаимодействии аммиака с кислотами. Аммиак реагирует также с серой, галогенами, углем, СО₂ и др.

Также неразделенная пара электронов на гибридной орбите и значительная полярность молекул NH₃ обуславливает то, что физические свойства его имеют отличия от других соединений (PH₃, SbH_3,, AsH₃): температуры кипения и плавления относительно высоки, теплота испарения велика. Аммиак очень хорошо растворим в воде.

NH₃ с воздухом и кислородом образует взрывоопасные смеси. В жидком состоянии он при соприкосновении с кожей вызывает сильные ожоги. Особенно опасно попадание его в глаза. При высокой концентрации аммиака в воздухе он оказывает удушливое действие.

1.3 Получение аммиака

Производство синтетического аммиака их природного газа состоит из следующих основных стадий:

· Очистка природного газа от соединений серы (так как соединения серы являются катализаторными ядами;

· Конверсия природного газа с водяным паром с образованием угарного газа и водорода;

· Образовавшаяся газовая смесь конвертируется с водяным паром, таким образом, чтобы угарный газ превратился в углекислый;

· Очистка газовой смеси от соединений кислорода;

· Синтез аммиака.

В лабораторных условиях аммиак может быть получен вытеснением его сильными щелочами из аммониевых солей по схеме: 2NH₄C1 + Са(ОН)₂ = 2NH₃ + СаС1₂ + + 2Н₂О. Старейший промышленным способ получения аммиака - выделение его из отходящих газов при коксовании угля. Основной современный способ его получения - синтез из элементов - азота и водорода[4].

Наиболее распространённым и экономичным методом получения технологии, газа для синтеза аммиака является конверсия углеводородных газов. Исходным сырьём в этом процессе служит природный газ, а также попутные нефтяные газы, газы нефтепереработки, остаточные газы производства ацетилена. Сущность конверсионного метода получения азотоводородной смеси состоит в разложении при высокой температуре метана и его гомологов на водород и окись углерода с помощью окислителей - водяного пара и кислорода. К конвертированному газу при этом добавляют атмосферный воздух или воздух, обогащенный кислородом. Синтез аммиака из простых веществ протекает с выделением тепла и уменьшением объёма. Наиболее благоприятными, с точки зрения равновесия, условиями образования аммиака являются, возможно, более низкая температура и возможно более высокое давление. Без катализаторов реакция синтеза аммиака вообще не происходит. В промышленности для синтеза аммиака используют исключительно железные катализаторы, получаемые восстановлением сплавленных окислов железа Fe₃O₄ с активаторами (CaO, SiO₂, а иногда и MgO).

Важный этап процесса синтеза - очистка газовой смеси от каталитических ядов (к ним относятся вещества, содержащие S, O₂, Se, P, As, пары воды, СО и др.).

Для увеличения степени использования газа в современных системах синтеза аммиака применяют многократную циркуляцию азотоводородной смеси - круговой аммиачный цикл (см. рис.).

Рисунок 1 – Схема установки по синтезу аммиака.

Свежий газ (азотоводородная смесь) и непрореагировавшие газы поступают сначала в фильтр 1, где они очищаются от посторонних примесей, затем в межтрубное пространство конденсационной колонны 2, отдавая своё тепло газу, движущемуся по трубкам колонны. Далее газы проходят через испаритель 3, в котором происходят их дальнейшее охлаждение и конденсация аммиака, увлечённого циркуляционными газами. Охлаждённая смесь газов и сконденсировавшийся аммиак из испарителя направляются в разделительную часть (сепаратор) конденсационной колонны, где жидкий аммиак отделяется и как готовый продукт выводится по трубе в резервуар 9. Газообразный аммиак, выходящий из испарителя, проходя брызгоуловитель 4, освобождается от капель жидкого аммиака и направляется в цех переработки или в холодильную установку на сжижение.

Газы, освобождённые от аммиака, из сепаратора поступают в колонну синтеза 5. Колонна синтеза внутри имеет катализаторную коробку с трубчатой пли полочной насадкой и теплообменник. Газы, проходя через колонну синтеза, реагируют между собой: выходящая из колонны газовая смесь содержит 15 - 20% аммиака. Далее эти газы поступают в конденсатор 6, где и происходит сжижение аммиака. Жидкий NH₃ отделяется в сепараторе 7 и поступает в резервуар 9, а непрореагировавшие газы подаются циркуляционным насосом 8 в фильтр 1 для смешения со свежей азотоводородной смесью.

Производство аммиака - полностью автоматизированный процесс. Управление агрегата сосредоточено в одном центральном пункте управления с применением ЭВМ. Единая энерготехнологическая схема связывает блок синтеза аммиака с предыдущими стадиями производства.

В колонне синтеза выделяется большое количество реакционного тепла, которое используется на подогрев питательной воды, направляемой для получения пара давлением 10,3 МПа.

1.4 Потребление и способы хранения

Потребление. Аммиак используется для производства азотной кислоты и азотсодержащих солей, мочевины, синильной кислоты. Также он используется при получении соды по аммиачному способу, в органическом синтезе, для приготовления водных растворов (нашатырный спирт), находящих различное применение в химической промышленности и в медицине; в холодильных машинах.

Жидкий аммиак, а также его растворы применяют в качестве жидких удобрений. Большое количество аммиака идет на аммонизацию суперфосфата и туковых смесей.

Хранение. Вопросы хранения жидкого аммиака приобрели в последние годы особую актуальность в связи с резким ростом мощностей агрегатов, увеличением потребления аммиака сельским хозяйством и расширением его экспортных поставок. Периодичность сельскохозяйственного и экспортного спроса на жидкий аммиак при непрерывном процессе его промышленного производства выдвинула проблему создания высокоэкономичных крупнотоннажных хранилищ жидкого аммиака. Кроме заводских складов в последние годы созданы крупные прирельсовые склады "Сельхозтехники", припортовые склады, раздаточные станции аммиакопровода, глубинные склады колхозов и совхозов. Аммиак хранят на складах при различном давлении [5].

Хранение при повышенном давлении. Жидкий аммиак хранят в горизонтальных (цилиндрических) и шаровых резервуарах под избыточным давлением до 2 МПа включительно, без отвода испаряющегося аммиака.

В закрытом резервуаре пространство над быстро испаряющимся жидким аммиаком всегда насыщено его парами, которые оказывают давление на стенки. Каждой температуре жидкого аммиака в состоянии равновесия соответствует определенное давление его паров. При обычной температуре (до 25 °С) давление паров жидкого аммиака достигает 1 МПа, а при 40 °С - до 1,6 МПа, что определяет необходимость тщательного контроля за температурой с целью предотвращения возникновения давлений, выше допустимых. В зависимости от климатических условий хранилища устанавливают в закрытом помещении или на открытом воздухе.

Хранение при среднем давлении. Жидкий аммиак хранят в шаровых резервуарах с теплоизоляцией под избыточным давлением от 0,3 до 1 МПа включительно. Заданное давление поддерживают конденсацией испарившегося аммиака с возвращением его в резервуар или выдачей испарившегося аммиака потребителям.

Хранение при атмосферном давлении. Жидкий аммиак хранят в вертикальных резервуарах с теплоизоляцией, при температуре около -33 °С, под давлением, близким к атмосферному. Давление поддерживают так же, как в предыдущем случае. Указанный способ хранения называется изотермическим.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Разработка программного обеспечения для автоматизации проектирования процесса синтеза аммиака.

В данной курсовой работе будут выполнены следующие задачи:

- рассчитать параметры реакции синтеза аммиака в программной среде Mathcad;

- создать чертеж теплообменника, с помощью программы “Компас 3D”;

- разработать базу данных процесса синтеза аммиака в Microsoft Access.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Проектирование БД процесса ректификации

База данных – предоставленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчётов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ).

Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Основные функиции СУБД управление данными во внешней памяти (на дисках);

управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Состав СУБД: Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию, процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода, подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУДБ по моделям базы данных

· Иерархические

· Сетевые

· Реляционные

· Объектно-ориентированные

· Объектно-реляционные

По способу доступа к БД

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок.

Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера.

Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик, как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.

На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах — недостатком^[2].

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

· Клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно.

Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу.

Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик, как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.

Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché, ЛИНТЕР.

· Встраиваемые

Встраиваемая СУБД — СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

Поскольку в формате данной курсовой работы все операции проводятся на персональном компьютере и не требуют серьезной безопасности для создания базы данных была выбрана СУДБ Microsoft Access.

Была создана база данных, содержащая 4 связанных таблицы, 4 формы на их основе и 4 запроса по интересующим критериям.

В таблицу ”Аппараты” внесены все аппараты и их необходимые характеристики (рисунки 3,4):

Рисунок 2 – Таблица “Аппараты”, часть первая

Рисунок 3 – Таблица “Аппараты”, часть вторая

В таблице “ГОСТ” размещены соответствующие ГОСТы по эксплуатации аппаратов (рисунок 5):

Рисунок 4 – Таблица “ГОСТ”

В таблицe “Марки стали” указан тип стали, из которой изготовлен корпус аппарата (рисунок 6):

Рисунок 5 – Таблица “Марки стали”

В таблице “Сырье” указан перечень расходов сырья для каждого аппарата (рисунок 6):

Создана связь таблиц между собой (рисунок 7):

Рисунок 7 – Схема данных

Создаём формы для всех таблиц (рисунки 8 – 11):

Рисунок 8– Форма для таблицы “Аппараты”

Рисунок 9– Форма для таблицы “ГОСТ

Рисунок 10 – Форма для таблицы “Марки стали”

Рисунок 11 – Форма для таблицы “Сырье”

Создаем запросы на повторяющиеся поля по внешнему диаметру и максимальному давлению с помощью мастера запросов (рисунки 12, 13):

Рисунок 12 – Создание запроса по повторяющимся записям для таблицы “Аппараты”

Рисунок 13 – Результаты запроса по совпадениям длины и диаметра

С помощью конструктора запросов создаём запрос на выявление марок стали, используемых в создании аппаратов (рисунки 14,15):

Рисунок 14 – Создание запроса на связь аппаратов и марки стали

Рисунок 15 – Результат запроса

Создаём запрос на все аппараты с наличием охлаждающих труб (рисунки 16, 17):

Рисунок 16 – Создание запроса на аппараты с наличием охлаждающих труб

Рисунок 17 – Итоговый вид таблицы

Создаем запрос на поиск аппаратов, имеющих охлаждающие трубы, и одинаковый ГОСТ (рисунки 18 – 20):

Рисунок 18 – Создание запроса

Рисунок 19 – Ввод требуемого госта

Рисунок 20 – Итоговый вид таблицы, сформированной в результате запроса

3.2 Расчёт химических параметров реакции образования аммиака

Mathcad — система компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается лёгкостью использования и применения для коллективной работы.

Mathcad был задуман и первоначально написан Алленом Раздовом из Массачусетского технологического института (MIT), соучредителем компанииMathsoft, которая с 2006 года является частью корпорации PTC (Parametric Technology Corporation).

Mathcad имеет интуитивный и простой для использования интерфейс пользователя. Для ввода формул и данных можно использовать как клавиатуру, так и специальные панели инструментов.

Некоторые из математических возможностей Mathcad (версии до 13.1 включительно) основаны на подмножестве системы компьютерной алгебрыMaple (MKM, Maple Kernel Mathsoft). Начиная с 14 версии — использует символьное ядро MuPAD.

Работа осуществляется в пределах рабочего листа, на котором уравнения и выражения отображаются графически, в противовес текстовой записи в языках программирования. При создании документов-приложений используется принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get — «что видишь, то и получаешь»).

Mathcad относится к системам компьютерной алгебры, то есть средств автоматизации математических расчетов. В этом классе программного обеспечения существует много аналогов различной направленности и принципа построения. Наиболее часто Mathcad сравнивают с такими программными комплексами, как Maple, Mathematica, MATLAB, а также с их аналогами MuPAD, Scilab,Maxima и др. Впрочем, объективное сравнение осложняется в связи с разным назначением программ и идеологией их использования.

Система Maple, например, предназначена главным образом для выполнения аналитических (символьных) вычислений и имеет для этого один из самых мощных в своем классе арсенал специализированных процедур и функций (более 3000). Такая комплектация для большинства пользователей, которые сталкиваются с необходимостью выполнения математических расчетов среднего уровня сложности, является избыточной. Возможности Maple ориентированы на пользователей — профессиональных математиков; решения задач в среде Maple требуют не только умения оперировать какой-либо функции, но и знания методов решения, в неё заложенных: во многих встроенных функциях Maple фигурирует аргумент, задающий метод решения.

То же самое можно сказать и о Mathematica. Это одна из самых мощных систем, имеет чрезвычайно большую функциональную наполненность (есть даже синтезирование звука). Mathematicaобладает высокой скоростью вычислений, но требует изучения довольно необычного языка программирования.

Разработчики Mathcad сделали ставку на расширение системы в соответствии с потребностями пользователя. Для этого назначены дополнительные библиотеки и пакеты расширения, которые можно приобрести отдельно и которые имеют дополнительные функции, встраиваемые в систему при установке, а также электронные книги с описанием методов решения специфических задач, с примерами действующих алгоритмов и документов, которые можно использовать непосредственно в собственных расчетах. Кроме того, в случае необходимости и при условии наличия навыков программирования в C, есть возможность создания собственных функций и их прикрепления к ядру системы через механизм DLL.

Mathcad, в отличие от Maple, изначально создавался для численного решения математических задач, он ориентирован на решение задач именно прикладной, а не теоретической математики, когда нужно получить результат без углубления в математическую суть задачи. Впрочем, для тех, кому нужны символьные вычисления и предназначено интегрированное ядро Maple (с версии 14 — MuPAD). Особенно это полезно, когда речь идет о создании документов образовательного назначения, когда необходимо продемонстрировать построение математической модели, исходя из физической картины процесса или явления. Символьное ядро Mathcad, в отличие от оригинального Maple (MuPAD), искусственно ограничено (доступно около 300 функций), но этого в большинстве случаев вполне достаточно для решения задач инженерного характера.

Более того, опытные пользователи Mathcad обнаружили, что в версиях до 13 включительно есть возможность не слишком сложным способом задействовать почти весь функциональный арсенал ядра Maple (так называемые «недокументированные возможности»), что приближает вычислительную мощность Mathcad к Maple.

Основное отличие Mathcad от аналогичных программ — это графический, а не текстовый режим ввода выражений. Для набора команд, функций, формул можно использовать как клавиатуру, так и кнопки на многочисленных специальных панелях инструментов. В любом случае — формулы будут иметь привычный, аналогичный книжному, вид. То есть особой подготовки для набора формул не нужно. Вычисления с введенными формулами осуществляются по желанию пользователя: или мгновенно, одновременно с набором, либо по команде. Обычные формулы вычисляются слева направо и сверху вниз (подобно чтению текста). Любые переменные, формулы, параметры можно изменять, наблюдая воочию соответствующие изменения результата. Это дает возможность организации действительности интерактивных вычислительных документов.

На фоне остальных систем компьютерной алгебры Mathcad выгодно выделяется интуитивно понятным интерфейсом, графическим режимом ввода выражений, нацеленностью на пользователя-непрограммиста.

Ниже приведен расчёт необходимых для синтеза параметров реакции синтеза аммиака , при взаимодействии водорода и азота, а именно – материальный баланс реакции, Анализ изменения суммарной скорости реакции от температуры(при нескольких значениях Р), давления (при нескольких значениях Т) для заданной степени превращения. (Рисунки 21–23).

Рисунок 21 – данные для расчёта

Рисунок 22 – Расчёт материального баланса, часть 1

Рисунок 23 – Расчёт материального баланса реакции, часть 2

Рисунок 24 – Анализ зависимости скорости реакции

Рисунок 25 – Анализ зависимости скорости реакции, построение графиков.

3.3 Создание модели теплообменной установки.

КОМПАС-3D — система трёхмерного моделирования, ставшая стандартом для тысяч предприятий, благодаря удачному сочетанию простоты освоения и легкости работы с мощными функциональными возможностями твердотельного и поверхностного моделирования. Система КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей от-дельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа [6]. Ключевой особенностью КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН.
Основные компоненты КОМПАС-3D — собственно система трёхмерного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирова-ния КОМПАС-График, модуль проектирования спецификаций и текстовый редактор. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс, спра-вочную систему и библиотеки стандартных изделий.
Система AutoCAD, созданная фирмой Autodesk, является на сегодняшний день наиболее распространенной программной графической системой автоматизированного проектирования (САПР) в мире. Она наиболее гибкая из существующих графическая программная система для ПК, способная эффективно работать в самых различных областях технического проектирования. С помощью AutoCAD можно выполнять практически все виды чертежных работ, необходимых в разнообразных областях технического проектирования, можно создавать двухмерные чертежи и трехмерные модели. Система AutoCAD включают средства проектирования, моделирования и визуализации пространственных конструкций, доступа к внешним базам данных, интеллектуальные средства нанесения размеров на чертежи, работы с файлами самых разнообразных форматов и многое другое.
В базовый комплект продукта AutoCAD включены три программы на AutoLISP, которые помогают скомпоновать в пространстве листа чертеж трехмерной модели - SOLVIEW, SOLDRAW, SOLPROF.
Основные задачи, решаемые системами КОМ-ПАС-3D и AutoCAD — моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство.
Попробуем сравнить эти две программы на примере наших проектов – двухэтажного коттеджа, созданного ранее в AutoCAD, позднее в КОМПАС-3D.
В обоих случаях проекты состоят из интерьера, экс-терьера и модели самого здания. Исходя из опыта, полученного при выполнении курсовых проектов, можно отметить как индивидуальные особенности, так и общие принципы работы в данных программах.
Начнем с отличительных особенностей. Каждая из особенностей имеет свои положительные и отрицательные стороны. Особенно заметным различием между КОМПАС-3D и AutoCAD являются методы построения 3D объектов. В КОМПАС-3D все основано на работе с эскизами – двумерными объектами, расположенными на определенных плоскостях и обладающих определенными свойствами, которые называются требованиями к эскизам. На основе эскизов создаются твердотельные объекты путем элементарных операций. Например, при создании несущих стен дома использовался эскиз, который впоследствии выдавливался на заданную высоту, а позднее были вырезаны оконные и дверные проемы. Топология операций хранится в дереве построений. В дереве построений можно редактировать операции и изменить задаваемые параметры эскизов. Такая система создания трехмерных тел имеет свои достоинства.
В AutoCAD используется такой инструмент как библиотека твердых тел, где с помощью нее мы можем создать трехмерные примитивы и модифицировать их. Например, дверь шкафа представляет собой
параллелепипед с выполненными фасками.
В КОМПАС-3D имеется возможность создавать сборочные объекты, используя систему сопряжений. Иными словами можно создавать объекты с заданными размерами и располагать их относительно друг друга, используя эту систему параметрических связей (сопряжений).
В AutoCAD сборочной системы нет, объекты могут создаваться отдельно и экспортироваться в общий файл (например, каждый предмет интерьера был сделан отдельно и был помещен в файл с домом). Все позиционирование объектов относительно друг друга происходит с помощью простых перемещений пользовательской системы координат.
Система AutoCAD имеет возможность реалистического представления трехмерных моделей. Более интересной возможностью получения реалистических изображений трехмерных объектов является операция тонирования. Тонирование дает возможность помимо обычного удаленного источника освещения, лучи которого направлены перпендикулярно экрану, использовать и другие — точечные и прожекторы. Поверхностям объектов можно назначать свойства материалов. В КОМПАС-3D только позволяет задать оптические свойства поверхности объекта.
Несмотря на различия между КОМПАС-3D и AutoCAD, можно сказать что работа в этих программах базируется на одинаковых операциях, таких как простое и кинематическое выдавливание, вращение, вырезание, а так же булевых операциях.
Итак «Автокад» – программа с очень большим интерфейсом и опциями. Эта программа хорошо подойдёт для высококвалифицированных специалистов, работающих в проектных институтах, разрабатывающих проекты для жилых и промышленных домов различного назначения. «Компас 3D» – эта программа очень проста в управлении, очень простой и удобный интерфейс, установлены различные библиотеки, с помощью которых можно проектировать или чертить исполнительные схемы водопровода, газопровода, электрики. Очень удобный вывод на печать любых форматов. Удобство в выборе масштаба. В «компасе 3D» можно легко просматривать чертежи с программы Автокад.

Проектирование аппарата будет осуществлено в CAD-системе “Компас”.

В качестве модели была выбрана теплообменная установка, используемая для сжижения аммиака, и превращения его в готовый продукт.

Создаем эскиз будущего корпуса аппарата и наносим некоторые размеры (рисунок 26):

Рисунок 26 – Создание эскиза

И с помощью ряда последовательных операций получаем корпус аппарата с двумя штуцерами и двумя опорами (рисунок 27):

Рисунок 27 – Создание корпуса

Далее создаем фланцы для соединения частей аппарата (рисунки 26,27):

Рисунок 28 – Эскиз фланца

Рисунок 29 – Модель фланца

Соответствующим образом создаем крышки правую и левую (рисунки 28,29):

Рисунок 29 – Крышка правая Рисунок 30 – Крышка левая

Далее, в режиме технологической сборки собираем аппарат из готовых деталей (рисунок 30):

Рисунок 31 – Сборка аппарата

При помощи библиотеки стандартных изделий вносим крепеж на фланцы (рисунок 31):

Рисунок 32 – Размещение крепежа