0前言 化工计算与软件应用 课件
合集下载
《化工工艺计算》课件
目的经济可行性。
乙烯裂解工艺计算案例
总结词
涉及反应过程、热力学数据、设备工艺尺寸和环境保护的计算。
详细描述
乙烯裂解工艺计算包括反应过程计算，如反应平衡常数、反应速率等；热力学数据计算 ，涉及反应过程中的热量变化和物质性质；设备工艺尺寸计算，根据工艺要求和物料特 性确定设备的大小和结构；环境保护计算，评估生产过程中的污染物排放和处理措施，
化工工艺流程图
总结词
详细描述化工工艺流程图的定义、作用和绘制方法。
详细描述
化工工艺流程图是表示化工生产过程中物质流程和能量流程的示意图，它能够清晰地展示化工生产过程中的各个 环节和操作流程。绘制化工工艺流程图需要遵循一定的规范和标准，包括流程图的绘制比例、设备表示方法、管 道表示方法等。
化工设备
分离效率的计算涉及到 蒸馏塔的操作和分离效 率的计算公式，通过这 些公式可以确定分离效 率和产品的纯度。
蒸发与结晶工艺计算的 实例包括计算多效蒸馏 的效数和蒸发器的传热 面积等，这些实例可以 帮助工程师更好地掌握 蒸发与结晶工艺计算的 方法和技巧。
05 化工工艺计算软件与应用
Aspen Plus软件介绍
特点
具有高度的专业性和实用性，要求计 算精度高，涉及的参数和变量多，计 算过程复杂。
化工工艺计算的重要性
01
提高生产效率
通过精确的工艺计算，可以优化生产过程，提高设备利 用率和生产效率。
02
降低能耗
合理的工艺计算有助于降低能源消耗，减少生产成本。
03
保障安全
准确的工艺计算有助于预防和减少生产事故，保障生产 安全。
04 化工工艺计算方法与实例
流体流动阻力计算
1.A 流体流动阻力计算是化工工艺计算中的重要环 节，主要涉及流体在管道中的流动阻力损失和 能量损失的计算。
乙烯裂解工艺计算案例
总结词
涉及反应过程、热力学数据、设备工艺尺寸和环境保护的计算。
详细描述
乙烯裂解工艺计算包括反应过程计算，如反应平衡常数、反应速率等；热力学数据计算 ，涉及反应过程中的热量变化和物质性质；设备工艺尺寸计算，根据工艺要求和物料特 性确定设备的大小和结构；环境保护计算，评估生产过程中的污染物排放和处理措施，
化工工艺流程图
总结词
详细描述化工工艺流程图的定义、作用和绘制方法。
详细描述
化工工艺流程图是表示化工生产过程中物质流程和能量流程的示意图，它能够清晰地展示化工生产过程中的各个 环节和操作流程。绘制化工工艺流程图需要遵循一定的规范和标准，包括流程图的绘制比例、设备表示方法、管 道表示方法等。
化工设备
分离效率的计算涉及到 蒸馏塔的操作和分离效 率的计算公式，通过这 些公式可以确定分离效 率和产品的纯度。
蒸发与结晶工艺计算的 实例包括计算多效蒸馏 的效数和蒸发器的传热 面积等，这些实例可以 帮助工程师更好地掌握 蒸发与结晶工艺计算的 方法和技巧。
05 化工工艺计算软件与应用
Aspen Plus软件介绍
特点
具有高度的专业性和实用性，要求计 算精度高，涉及的参数和变量多，计 算过程复杂。
化工工艺计算的重要性
01
提高生产效率
通过精确的工艺计算，可以优化生产过程，提高设备利 用率和生产效率。
02
降低能耗
合理的工艺计算有助于降低能源消耗，减少生产成本。
03
保障安全
准确的工艺计算有助于预防和减少生产事故，保障生产 安全。
04 化工工艺计算方法与实例
流体流动阻力计算
1.A 流体流动阻力计算是化工工艺计算中的重要环 节，主要涉及流体在管道中的流动阻力损失和 能量损失的计算。
化工计算与软件应用设备工艺计算.pptx
5
南京工业大学 包宗宏
4.1 塔设备 ASPEN PLUS 软件中的填料设计（Pack sizing）功能，计 算选用某种填料时的塔径，共有40种填料供选用，包括 5 种典型的散堆填料和 5 种典型的规整填料。
5 种典型的散堆填料是： ①拉西环（RASCHIG）； ②鲍尔环（PALL）； ③阶梯环（CMR）； ④矩鞍环（INTX）； ⑤超级环（SUPER RING）。
⑶填料塔设计。使用SULZER公司的MELLAPAK-250X型 波纹板规整填料，设等板高度0.3 m，求两段塔径、压降和塔 板上的水力学数据；
⑷筛板塔设计。进行筛板塔设计计算，设筛孔直径8 mm，
板间距600 mm，堰高50 mm，降液管底隙50 mm，求两段塔径
、压降和塔板上的水力学数据。
9
4.2 换热器
南京工业大学 包宗宏
10
4.2 换热器
ASPEN ONE工程套件中的“Exchanger Design and Rating” 软 件中还有7种换热器模型： ①Aspen Air Cooled Exchanger (formerly Aspen ACOL+)； ②Aspen Fired Heater (formerly Aspen FiredHeater)； ③Aspen Plate Fin Exchanger； ④Aspen Shell and Tube Exchanger (formerly Aspen TASC+)； ⑤Aspen Shell and Tube Mechanical (formerly Aspen Teams)； ⑥Aspen Plate Exchanger (formerly Aspen Plate+)； ⑦Aspen HTFS Research Network。
南京工业大学 包宗宏
4.1 塔设备 ASPEN PLUS 软件中的填料设计（Pack sizing）功能，计 算选用某种填料时的塔径，共有40种填料供选用，包括 5 种典型的散堆填料和 5 种典型的规整填料。
5 种典型的散堆填料是： ①拉西环（RASCHIG）； ②鲍尔环（PALL）； ③阶梯环（CMR）； ④矩鞍环（INTX）； ⑤超级环（SUPER RING）。
⑶填料塔设计。使用SULZER公司的MELLAPAK-250X型 波纹板规整填料，设等板高度0.3 m，求两段塔径、压降和塔 板上的水力学数据；
⑷筛板塔设计。进行筛板塔设计计算，设筛孔直径8 mm，
板间距600 mm，堰高50 mm，降液管底隙50 mm，求两段塔径
、压降和塔板上的水力学数据。
9
4.2 换热器
南京工业大学 包宗宏
10
4.2 换热器
ASPEN ONE工程套件中的“Exchanger Design and Rating” 软 件中还有7种换热器模型： ①Aspen Air Cooled Exchanger (formerly Aspen ACOL+)； ②Aspen Fired Heater (formerly Aspen FiredHeater)； ③Aspen Plate Fin Exchanger； ④Aspen Shell and Tube Exchanger (formerly Aspen TASC+)； ⑤Aspen Shell and Tube Mechanical (formerly Aspen Teams)； ⑥Aspen Plate Exchanger (formerly Aspen Plate+)； ⑦Aspen HTFS Research Network。
化工设计概论与化工制图课件-第五章化工计算
非线性规划是优化计算的一种，它涉及到的是目标函数或约束条件至少有一个是非线性的问题。非线性规划问题 通常使用梯度法、牛顿法、拟牛顿法等算法求解。
动态规划与遗传算法
动态规划
动态规划是一种通过将问题分解为子问题并存储子问题的解来避免重复计算的技术。它通常用于解决 具有重叠子问题和最优子结构的问题，如最优化问题中的多阶段决策过程。
动力学分析
动力学分析研究反应速率与反应条件之间的关系，为优化反应条件和提高反应效率提供 依据。
05
化工优化计算
线性规划与非线性规划
线性规划
线性规划是一种数学优化技术，用于找到在一组约束条件下最大化或最小化一个线性目标函数的解。线性规划问 题可以通过使用单纯形法、分解算法、内点法等算法求解。
非线性规划
计算方法
传递过程计算通常采用传递函数和化学反应动力学等理论，通过建立 数学模型，对传递过程进行定量分析，以确定最佳的传递过程参数。
04
化工反应计算
反应速率与反应平衡常数
反应速率
反应速率是描述化学反应快慢的物理量，通常用单位时间内 反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应平衡常数
反应平衡常数是化学反应达到平衡状态时各物质浓度的幂次 方之积，用于描述反应的平衡状态和反应进行的方向。
反应器尺寸与停留时间分布
反应器尺寸
反应器的尺寸决定了其能够容纳的物 料量和反应空间，是影响反应效率的 重要因素。
停留时间分布
停留时间分布描述了物料在反应器内 的停留时间，反映了物料在反应器内 的流动和混合状况。
反应器热力学与动力学分析
热力学分析
热力学分析主要研究反应过程中的能量转化和物质变化，为反应过程提供能量平衡和物 料平衡。
物料衡算通常采用质量守恒定律，通 过建立数学模型，对原料和产品进行 质量分析，以确定所需原料的数量。
动态规划与遗传算法
动态规划
动态规划是一种通过将问题分解为子问题并存储子问题的解来避免重复计算的技术。它通常用于解决 具有重叠子问题和最优子结构的问题，如最优化问题中的多阶段决策过程。
动力学分析
动力学分析研究反应速率与反应条件之间的关系，为优化反应条件和提高反应效率提供 依据。
05
化工优化计算
线性规划与非线性规划
线性规划
线性规划是一种数学优化技术，用于找到在一组约束条件下最大化或最小化一个线性目标函数的解。线性规划问 题可以通过使用单纯形法、分解算法、内点法等算法求解。
非线性规划
计算方法
传递过程计算通常采用传递函数和化学反应动力学等理论，通过建立 数学模型，对传递过程进行定量分析，以确定最佳的传递过程参数。
04
化工反应计算
反应速率与反应平衡常数
反应速率
反应速率是描述化学反应快慢的物理量，通常用单位时间内 反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应平衡常数
反应平衡常数是化学反应达到平衡状态时各物质浓度的幂次 方之积，用于描述反应的平衡状态和反应进行的方向。
反应器尺寸与停留时间分布
反应器尺寸
反应器的尺寸决定了其能够容纳的物 料量和反应空间，是影响反应效率的 重要因素。
停留时间分布
停留时间分布描述了物料在反应器内 的停留时间，反映了物料在反应器内 的流动和混合状况。
反应器热力学与动力学分析
热力学分析
热力学分析主要研究反应过程中的能量转化和物质变化，为反应过程提供能量平衡和物 料平衡。
物料衡算通常采用质量守恒定律，通 过建立数学模型，对原料和产品进行 质量分析，以确定所需原料的数量。
化工模拟软件的使用ppt课件
VS
详细描述
化工模拟软件能够模拟热量和质量的传递 过程，包括传热、传质、扩散等，帮助工 程师更好地理解热量和质量传递过程，预 测传热和传质行为，并优化热工和化工过 程设计，提高过程的稳定性和效率。
多相流模拟
总结词
模拟多相流体的流动特性，预测多相流行为并优化多相流系统设计。
详细描述
化工模拟软件能够模拟多相流体的流动特性，包括流体的相分布、流动特性、压力分布等，帮助工程师更好地理 解多相流系统的行为，预测多相流行为，并优化多相流系统设计，提高系统的稳定性和效率。
优化计算速度的技巧
并行计算
利用多核处理器或多机集群进行并行计算，加快计算 速度。
算法优化
对计算算法进行优化，减少计算复杂度，提高计算效 率。
参数化与敏感性分析
通过参数化技术和敏感性分析，只模拟关键参数，减 少计算量。
模型验证与确认的注意事项
实验数据对比
将模拟结果与实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
定制化与模块化
针对不同行业和领域的需求，化工模拟软件将更 加定制化和模块化，能够提供更加灵活和专业的 解决方案。
云端化与移动化
随着云计算和移动技术的发展，化工模拟软件将 逐步实现云端化和移动化，使得用户可以随时随 地进行模拟和分析。
THANKS
感谢观看
03
化工模拟软件的高级应用
复杂反应过程的模拟
总结词
通过高级算法和模型，模拟复杂化学反应过程，预测反应结果和优化反应条件。
详细描述
化工模拟软件能够模拟复杂的化学反应过程，包括反应动力学、热力学和化学 平衡等，帮助工程师更好地理解反应过程，预测反应结果，并优化反应条件， 提高生产效率和产品质量。
化工计算与软件应用(包宗宏)2讲解
宗 宏
5/40
2.1.3 衡算的基本步骤 (3)确定化学反应方程式。列出各个过程的主、副化学反应 方程式，明确反应和变化前后的物料组成及各个组分之间的定 量关系，若计算反应器大小，还需要掌握反应动力学数据。 (4)确定计算任务。根据工艺流程示意图和化学反应方程式， 分析物流热流经过每一过程、每一设备在数量、组成、及物流 热流走向所发生的变化。
连续流动系统的总能量衡算式是柏努利方程式，即：
南 京 工 业 大 学
在进行设备的能量衡算时，位能变化、动能变化、外功等项 包 相对较小，可忽略不计，因此稳流系统总能量衡算可简化为热 宗 宏 量衡算。
4/40
2.1.3 衡算的基本步骤 (1)收集数据资料。一般需要收集的数据和资料包括生产规模 和生产时间(即年生产时数)、有关的定额、收率、转化率、原 料、辅助材料、产品、中间产品的规格、与过程计算有关的物 理化学常数等。 (2)选定计算基准。温度的因次可采用“℃”或“K”，压力 的因次可采用“kPa”、“atm” 或其它，压力基准可选用绝对压 力或表压。 物流量的计算基准可选质量基准、摩尔基准、体积基准。对 南 京 于连续生产，以“s、h、d”作为投料量或产品量的时间基准。 工 业 用模拟软件进行衡算时，以单位时间的投料量为起点进行计 大 学 算比较方便。当系统介质为固体或液体时，一般以质量为计算 包 基准，对气体物料进行计算时，一般选体积作为计算基准。
化工计算与软件应用
第二章 物料衡算与能量衡算
1
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
物料衡算是化工生产过程中，用以确定物料比例和物料转 变定量关系的计算过程，这是化工工艺计算中最基本、最重 要的内容之一。 物料衡算的结果也是能量衡算的依据，掌握物料带入或带 出体系的能量多少，以计算化工过程需要提供或移除的热量， 控制能量的供给速率和放热速率，进—步算出物质之间交换 的热量以及整个过程的热量分布情况。 因此，物料衡算与能量衡算是进行化工工艺设计、过程经 济评价、节能分析以及过程最优化的基础。 在用化工模拟软件进行流程的物料衡算与能量衡算时，虽 然可以大大提高计算的速率，但仍然需要遵守物料衡算与能 量衡算的基本规则，把规则应用于软件的操作之中，软件计 算结果才可能合理与可行。
5/40
2.1.3 衡算的基本步骤 (3)确定化学反应方程式。列出各个过程的主、副化学反应 方程式，明确反应和变化前后的物料组成及各个组分之间的定 量关系，若计算反应器大小，还需要掌握反应动力学数据。 (4)确定计算任务。根据工艺流程示意图和化学反应方程式， 分析物流热流经过每一过程、每一设备在数量、组成、及物流 热流走向所发生的变化。
连续流动系统的总能量衡算式是柏努利方程式，即：
南 京 工 业 大 学
在进行设备的能量衡算时，位能变化、动能变化、外功等项 包 相对较小，可忽略不计，因此稳流系统总能量衡算可简化为热 宗 宏 量衡算。
4/40
2.1.3 衡算的基本步骤 (1)收集数据资料。一般需要收集的数据和资料包括生产规模 和生产时间(即年生产时数)、有关的定额、收率、转化率、原 料、辅助材料、产品、中间产品的规格、与过程计算有关的物 理化学常数等。 (2)选定计算基准。温度的因次可采用“℃”或“K”，压力 的因次可采用“kPa”、“atm” 或其它，压力基准可选用绝对压 力或表压。 物流量的计算基准可选质量基准、摩尔基准、体积基准。对 南 京 于连续生产，以“s、h、d”作为投料量或产品量的时间基准。 工 业 用模拟软件进行衡算时，以单位时间的投料量为起点进行计 大 学 算比较方便。当系统介质为固体或液体时，一般以质量为计算 包 基准，对气体物料进行计算时，一般选体积作为计算基准。
化工计算与软件应用
第二章 物料衡算与能量衡算
1
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
物料衡算是化工生产过程中，用以确定物料比例和物料转 变定量关系的计算过程，这是化工工艺计算中最基本、最重 要的内容之一。 物料衡算的结果也是能量衡算的依据，掌握物料带入或带 出体系的能量多少，以计算化工过程需要提供或移除的热量， 控制能量的供给速率和放热速率，进—步算出物质之间交换 的热量以及整个过程的热量分布情况。 因此，物料衡算与能量衡算是进行化工工艺设计、过程经 济评价、节能分析以及过程最优化的基础。 在用化工模拟软件进行流程的物料衡算与能量衡算时，虽 然可以大大提高计算的速率，但仍然需要遵守物料衡算与能 量衡算的基本规则，把规则应用于软件的操作之中，软件计 算结果才可能合理与可行。
化工计算-讲义
物料平衡指质量平衡，不是体积或物质的量（摩尔数）平衡。故用摩尔/h 单位时，必 须考虑反应式中化学计量数。
第二节 物料衡算的基本方法 进行物料衡算时，为了避免错误，必须掌握解题技巧，按正确的解题方法和步骤进行。
物料衡算的一般步骤：（P77） 1、收集计算数据。
如流量、温度、压力、浓度、密度等。这些数据，在进行设计时，常常是给定值。如果 从生产现场收集，应尽量准确。 2、画出物料流程简图。
在现有的生产设备及其工艺流程的基础上，利用实际测定数据，研究工艺条件对结果的
影响，分析设备的操作特性，对设备进行优化改进。
1
第二节 化工计算中的若干基本概念 一、常用名词 1、单元
完成某种特定任务的工艺设备及其组合。 2、化工过程
许多单元的组合。 3、单元计算模块
典型化工计算可用一套通用公式和算法程序来描述，这种通用公式和算法程序称为单元 计算模块。 4、系统与环境
力（绝压）与外界大气压的差值。具体为： 当绝压>大气压时，表压值=绝压-大气压； 绝压<大气压时，真空度值（负压值）=大气压-绝压
③、流量 ④、组成 前已叙述，略。
12、化工过程的工艺指标 按性质和作用分三大类：
①、物料规格指标 A、原料、产品规格指标； B、各工序（或单元）进出物料指标； C、在排放物料中，有毒物质的排放标准。
有，体积流量V（m3/s）、质量流量G（Kg/s）、体积流量n（mol/s）、 ②、能量流量
用 KJ/s.min.h 表示。 6、组分与组成 ①、组分
构成物流的物质成分。 ②、组成
物流中各成分之间的相对数量关系。常用的组成有： A、质量分数
2
wi =
Gi
k
，且
∑ Gj
第二节 物料衡算的基本方法 进行物料衡算时，为了避免错误，必须掌握解题技巧，按正确的解题方法和步骤进行。
物料衡算的一般步骤：（P77） 1、收集计算数据。
如流量、温度、压力、浓度、密度等。这些数据，在进行设计时，常常是给定值。如果 从生产现场收集，应尽量准确。 2、画出物料流程简图。
在现有的生产设备及其工艺流程的基础上，利用实际测定数据，研究工艺条件对结果的
影响，分析设备的操作特性，对设备进行优化改进。
1
第二节 化工计算中的若干基本概念 一、常用名词 1、单元
完成某种特定任务的工艺设备及其组合。 2、化工过程
许多单元的组合。 3、单元计算模块
典型化工计算可用一套通用公式和算法程序来描述，这种通用公式和算法程序称为单元 计算模块。 4、系统与环境
力（绝压）与外界大气压的差值。具体为： 当绝压>大气压时，表压值=绝压-大气压； 绝压<大气压时，真空度值（负压值）=大气压-绝压
③、流量 ④、组成 前已叙述，略。
12、化工过程的工艺指标 按性质和作用分三大类：
①、物料规格指标 A、原料、产品规格指标； B、各工序（或单元）进出物料指标； C、在排放物料中，有毒物质的排放标准。
有，体积流量V（m3/s）、质量流量G（Kg/s）、体积流量n（mol/s）、 ②、能量流量
用 KJ/s.min.h 表示。 6、组分与组成 ①、组分
构成物流的物质成分。 ②、组成
物流中各成分之间的相对数量关系。常用的组成有： A、质量分数
2
wi =
Gi
k
，且
∑ Gj
化工工程设计计算机软件技术应用
关键词：化工工程设计；计算机软件技术；CAD软件；三维建模；实践应用引言在科学技术和经济快速发展的共同作用下，化工工程设计可使化工生产体系得到不断的完善，不断提高化工行业的现代化特征。
随着现代化工行业发展的不断深入，化工工程设计对企业实际发展情况的影响程度不断提高，化工生产过程中包含了较多的化学工艺流程，通过化工工程设计能够实现对其真实准确的模拟过程（包括相应的化学反应）。
在进行化工设计时通过适合的计算机软件技术的应用可实现对具体绘图、物质分析、工艺流程设计过程科学高效的辅助过程，计算机软件技术已经成为现代化工工程中辅助化工工程设计不可或缺的技术手段，这就要求化工设计人员具备掌握及合理应用计算机软件技术方面的能力，进而实现在进一步提高工程设计质量及设计效率的同时使设计产生的费用得以有效降低[1]。
1计算机软件在化工工程设计中起到的基础作用1.1计算机软件技术的应用化工工程设计中应用计算机软件的主要目标在于促使化工设计的质量、效率、合理性、便捷性不断提高，通过在化工工程设计中引入计算机软件技术实现了化工生产效率的提高，例如在化工工程设计过程中绘制化工工艺流程图时，通过应用制图软件可提高绘图的质量和速度，并使设备与工艺方案成型对精细化的需求得到有效满足，目前已有多种绘图软件（按照功能可细分出多类）应用到化工领域中，化工设计者可以实际设计和生产需求为依据选用相应的制图软件，例如，在化工工艺自动化设计过程对化工生产车间中管路通过相关软件的汇总运用实现精准定位和分布设计功能，管路施工设计时可使用CAD绘图软件，不断发展完善的三维立体空间技术在各工业领域的应用范围不断扩大，目前许多化工设计中均使用到了3D技术[1]。
1.2化工工程设计内容及特点化工企业转型升级的节奏在供给侧改革不断深化的大背景下不断加快，化工工程设计已成为推动企业转型升级的重要手段，在设计过程中可再现包括所涉及到的化学反应和生产工艺在内的生产流程，化工工程设计主要包括。
《化工计算》课件
高生产效率具有重要意义。
04
化工计算应用实例
石油化工流程模拟
总结词
通过模拟石油化工流程，可以预测和优化生产过程， 提高效率和降低成本。
详细描述
石油化工流程通常涉及多个物理和化学反应，通过计 算机模拟，可以预测不同操作条件下的产品产量、能 耗和物耗等指标，为实际生产提供理论依据。
化学反应器设计计算
化学反应工程基础
总结词
研究化学反应过程和反应器的学科基础。
详细描述
化学反应工程是研究化学反应过程和反应器的学科基础，包括反应动力学、反应器设计和优化等方面 。在化工计算中，化学反应工程用于分析和解决化学反应过程问题，如反应条件优化和反应器设计。
03
化工计算方法
物料衡算
总结词
物料衡算是化工计算中的基础方法，用 于确定物质在系统中的流入和流出量。
总结词
化学反应器是化工生产中的重要设备，通过设计计算可以确定反应器的最佳尺寸和操作 条件。
详细描述
根据化学反应动力学方程和工艺要求，可以计算反应器的体积、传热面积、停留时间等 参数，以确保反应器能够达到预期的生产效果。
传热设备设计计算
要点一
总结词
传热设备是实现热量传递的关键设备，通过设计计算可以 优化设备的传热性能和尺寸。
重要性
在现代化工生产中，精确的化工计算对于提高产品质量、降低能耗、减少环境污染等方面具有重要意义。通过 化工计算，可以优化化工过程，提高生产效率和经济效益。
化工计算的主要内容与目标
主要内容
包括流体流动、传热、传质、化学反应工程等方面的计算，涉及到的数学模型 和物理定律较多。
目标
通过学习化工计算，学生应掌握基本的计算方法和技巧，能够运用数学模型和 物理定律解决实际化工生产中的问题，为后续的专业课程学习和工作打下基础 。
04
化工计算应用实例
石油化工流程模拟
总结词
通过模拟石油化工流程，可以预测和优化生产过程， 提高效率和降低成本。
详细描述
石油化工流程通常涉及多个物理和化学反应，通过计 算机模拟，可以预测不同操作条件下的产品产量、能 耗和物耗等指标，为实际生产提供理论依据。
化学反应器设计计算
化学反应工程基础
总结词
研究化学反应过程和反应器的学科基础。
详细描述
化学反应工程是研究化学反应过程和反应器的学科基础，包括反应动力学、反应器设计和优化等方面 。在化工计算中，化学反应工程用于分析和解决化学反应过程问题，如反应条件优化和反应器设计。
03
化工计算方法
物料衡算
总结词
物料衡算是化工计算中的基础方法，用 于确定物质在系统中的流入和流出量。
总结词
化学反应器是化工生产中的重要设备，通过设计计算可以确定反应器的最佳尺寸和操作 条件。
详细描述
根据化学反应动力学方程和工艺要求，可以计算反应器的体积、传热面积、停留时间等 参数，以确保反应器能够达到预期的生产效果。
传热设备设计计算
要点一
总结词
传热设备是实现热量传递的关键设备，通过设计计算可以 优化设备的传热性能和尺寸。
重要性
在现代化工生产中，精确的化工计算对于提高产品质量、降低能耗、减少环境污染等方面具有重要意义。通过 化工计算，可以优化化工过程，提高生产效率和经济效益。
化工计算的主要内容与目标
主要内容
包括流体流动、传热、传质、化学反应工程等方面的计算，涉及到的数学模型 和物理定律较多。
目标
通过学习化工计算，学生应掌握基本的计算方法和技巧，能够运用数学模型和 物理定律解决实际化工生产中的问题，为后续的专业课程学习和工作打下基础 。
化工过程数值模拟及软件ppt课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案全套电子讲义
3.1 单元模拟的步骤
（3）设定初始条件和边界条件 根据所处理问题的不同，单元模拟在求解计算前还要 给定不同类型的初始条件和边界条件。边界条件包括进出 口边界条件、壁面边界条件、内部单元区域边界条件和内 部表面边界条件。初始条件和各种边界条件包含的具体内 容随商业CFD软件的不同而各不相同。 （4） 模型 前面也已经提到，CFD中涉及的模型包括各种流动模 型、传热模型、多相流模型、燃烧模型、化学反应流模型 以及自由面流模型等模型。单元过程中的流动有很多不同 的特征，对每一种流动特征CFD又有一种到多种模型可以 选择。流动特征按不同着眼点有不同的描述方法。
3.1 单元模拟的步骤
a. 介质性质不同：根据流体剪切力与速度梯度是否线 性关系分为牛顿流体与非牛顿流体；根据介质密度是否为 常数分为不可压流体，弱可压流体，完全可压流体。
b. 流动形态不同：根据流动中是否有速度脉动分为层 流与湍流；根据空间各点上流体质点的速度及其他表示流 动的参数是否随时间变化分为定常流动和非定常流动。
模拟对象规模 10-10m
10-7m
10-3m
100m
102m
模拟层次
分子模拟
传递过程及 反应动力学模拟
单元操作及 反应器模拟
图1-1 化工过程模拟层次
流程模拟
第二节 流程模拟
化工过程模拟或流程模拟是根据化工过程的数据，诸如物料的压 力、温 度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格 以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模 拟软件，将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数学模型描述， 用计算机模拟实际的生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件 得到所需要的结果。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程 消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。简言之，化工过程模 拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一“再现”过程 并不涉及到实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因而给了化 工模拟人员最大的自由度，可以在计算机上“为所欲为”地进行不同 方案和工艺条件的探讨、分析。这一方法是计算机技术在化工方面的 最重要的应用之一。流程规模系统的迅速与准确不仅可节省时间，也 可节省大量资金和操作费用，提高产品质量和产量，降低消耗。流程 模拟系统还可对经济效益、过程优化、环境评价进行全面地分析和精 确评估。并可对化工过程的规划、研究和开发及技术可靠性作出分析。 同时流程模拟系统的快速准确对多种流程方案的分析和对比提供了保 证。随着计算机技术的发展及应用软件技术的开发，化工过程模拟技 术日趋成熟和实用，商业化软件广泛出现于化工过程模拟中，其主要 的代表有ASPEN PLUS系统和PRO／E系统。
化工计算机应用ppt课件
y(x)
y2
x x2 x3 x2
( y3
y2 )
T=28℃， H=119kJ/kg
• 非线性插值 曲线拟合得出y=f(x)yi=f(xi)
6
1.1问题的提出 200
150
• 实验数据拟合
100
Y
Y
实验测量得到的常常是一组离散数 据序列（xi ,yi）。
含有不可避免的误差（或 称“噪声”）
0
10
20
30
40
50
t 图1-3 DME饱和蒸汽压和温度之间的线性拟合
p 0.30324 0.0121t
相关系数R为0.97296，平均绝对偏差SD为0.0707。
10
Excel计算+Origin
二次拟合
1.2 拟合的标准
通过计算下述均方误差
1.0
m
m
Q(a0 , a1, a2 ) ( p(ti ) pi )2 (a0 a1ti a2ti2 pi )2 0.8
i1
m
(xi 273)0.5
i1
m
(xi
i1
m
(xi
i1
m
(xi
i1
273)1.5 273)0.5 273)3
a0 a1 a2
m i1
m i1
[(xi
m
ln yi
m
m
xi
i 1 m
xi2
i1
m
xi
i 1
m
xi2
i 1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
针对此背景，本课程以Aspen Plus 及其系列软件为计算工具，
南 京
以实例为线索，侧重于介绍如何应用化工专业知识结合软件求
工 解化工计算中的一般问题，包括化工物性数据、相平衡数据的
业
大 查询与估算、物料衡算与热量衡算、节能分离技术应用、设备
学 包
工艺计算、综合流程模拟等内容。
宗
宏
前言
讲义中的例题与习题来源于：
①课堂介绍、演示为辅；
② 边学边练，课堂练习与课后练习并重；
南 京
③
课堂互动。
工
业
大
学
包 宗 宏
前言
教学安排
❖ 总课时数 48课时
❖ 讲课
14
南 ❖ 课堂练习 30
京
工 业 大
❖ 考试
4
学
包 宗 宏
学习要求：
前言
① 基础知识复习。
② 学习顺序：预习, 听课, 练习, 完成习题。
南
京
工 业 大
③
周二中午12:00之前交课后习题。
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言 2012‘中国石化-三井化学杯’第六届全国大学生化工设计竞赛
特等奖作品 11万吨MTBE合成与裂解联合项目
----浙江大学 三三二二团队 工艺模拟流程1
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言 2012‘中国石化-三井化学杯’第六届全国大学生化工设计竞
赛特等奖作品 11万吨MTBE合成与裂解联合项目
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
主要内容
第一章 化工物性数据和相平衡数据的查询与估算
❖ 1.1 化工物性数据的查询
❖ 1.2 纯物质的物性估算
❖ 1.3 混合物的物性估算
❖ 1.4 相平衡数据查询与使用
第二章 物料衡算与能量衡算
南
京 ❖ 2.1 衡算方法
工
业 大
❖
2.2 简单物理过程
学 ❖ 2.3 设备组合过程
包
宗 ❖ 4.4 流体输送设备
宏
❖
主要内容
第五章 工业装置流程模拟 ❖ 5.1 混酸过程 ❖ 5.2 环己烷、环己酮、环己醇混合物的高效分离过程 ❖ 5.3 75 kt/h丙烯腈工艺废水四效蒸发浓缩过程 ❖ 5.4 300 kt/a规模硫磺制酸过程
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言
教学方法：
化工计算与软件应用
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言
化工计算是化学工程与工艺专业学生的一门专业技术课程， 一般包括物性数据的计算与估算、物料衡算和热量衡算、设备 工艺计算、稳态过程物能联合衡算等。
南
京 化工计算目的
工 业 大 学 包 宗 宏
一是取得设备设计所需要的数据.
二是为流程单元操作的调节和生产过程的 控制提供依据.
包
宗 ❖ 2.4 含化学反应过程
宏
❖ 2.5 含循环流过程
❖ 2.6 分离复杂组成混合物
主要内容
第三章 节能分离过程
❖ 3.1 流体换热与热集成网络
❖ 3.2 蒸汽优化配置
❖ 3.3 多效蒸发
❖ 3.4 精馏过程
第四章 设备工艺计算
南
京 ❖ 4.1 塔设备
工
业 大
❖
4.2 换热器
学 ❖ 4.3 反应器
三是掌握原材料消耗量，中间产品和产品的 生成量，估计能量以及水、电、蒸汽等动力 消耗以及对生产操作进行经济分析.
前言
在化工厂设计时，化工计算是工厂或车间设计由定性规划转 入定量计算的第一步；
在现有装置进行技术改造时，对存在问题进行评价和对生产 流程的经济性评价也是必不可少的；
开设化工计算课程，可以训练学生的运算能力以及将化工理
学习一个软件的操作并不难，而正确使用软件并不容易。
南
京 把所学的化工基础知识用于软件的操作过程、对软件中间计算
工 业
数据分析、对计算结果正确性的评判，这才是难点所在。
大
学
包 宗 宏
前言
2012‘中国石化-三井化学杯’第六届全国大学生化工设计竞赛 特等奖作品 年产4万吨异丁烯和年产2.5万吨1-丁烯项目 ----南京工业大学 Nan King团队 工艺模拟流程
----浙江大学 三三二二团队 工艺模拟流程2
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言 2012‘中国石化-三井化学杯’第六届全国大学生化工设计竞赛
特等奖作品 11万吨MTBE合成与裂解联合项目
----浙江大学 三三二二团队 工艺模拟流程3
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言
2012‘南京工业大学校级优秀毕业论文 300 kt/a硫磺制酸装置---081025 工艺模拟流程
化工分离工程、化工设计等课程的例题与习题；
本科生、研究生毕业论文的课题。
南
京
工 业
本讲义的例题与习题涵盖了化工设计过程中常见的一
大 学
般计算问题，读者可以在学习例题、完成习题的基础
包 上举一反三，以解决化工设计、技术改造中的其它问
宗 宏
题。
前言
参加本课程学习的学生，要求具备物理化学、化工原理、化工 热 力 学 、 化 工 反 应 工 程 、 分 离 工 程 、 化 工 设 计 、 ASPEN PLUS软件入门等课程知识，能够灵活地应用这些知识对软件 计算过程中、计算结束后的数据进行分析。
南 京
论基础知识运用于工程实际的能力。
工
业
大 学
包 宗 宏
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
前言
化学工程与工艺专业的大四年级本科生、参加卓越工程师计划 的学生已经学完了专业基础课程和部分专业课程，对化学工程 的基础理论知识已有一定的掌握，但综合应用各门课程的知识 去研究、分析实际化工问题仍需要一定训练，化工计算是一个 很好的训练途径，同时又是一项实用的专业技能。
学 包
Hale Waihona Puke 把答题文件发到：********
宗
宏
❖ 提交作业示例
前言
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏