化工CAD1绪论安装

计算机辅助化工设计主讲人：姜占坤课程目标对化学工程的软件模拟有初步的认识认识常用的软件：ASPEN、CHEMCAD等1.1化工模拟化学工程初期的主要方法是经验放大，通过多层次、逐级扩大的试验，探索放大的规律这种经验方法耗资大、费时长、效果差，但对一些知之甚少的复杂过程，还有应用1.1化工模拟20世纪初，主要方法是相对论和量纲分析其特点是将影响过程的众多变量通过相似变换或量纲分析归纳成为数较少的无量纲数群形式，然后设计模拟试验对于反应过程，因为涉及化学反应，该方法效果较差1.1化工模拟20世纪50年代，在化学工程领域中广泛应用数学模型方法在50年代，开始应用计算机求解化工过程的数学模型随着计算机产业的发展，使过程模拟技术得到了日新月异的发展。1.1化工模拟过程模拟的发展趋势是将过程模拟与其他应用软件结合在一起，集成化，网络化，创造出巨大的商业价值。模拟规模分为不同层次，工厂的流程模拟在十几米甚至上百米的规模，而分子模拟的模拟对象能小到纳米级。1.2流程模拟化工过程的数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数通过改变条件得到所需要的结果。模拟软件1.2流程模拟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。这个“再现”过程不涉及实际装置的管线、设备及能源的变动，使模拟过程可以快速简单的变动。模拟可以对化工过程“为所欲为”的进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。1.2流程模拟流程模拟系统的迅速和准确可以节省时间，同时节省大量资金和操作费用，提高产量，降低消耗。商业化软件广泛出现在化工过程模拟中，其中主要代表有AspenPlus、PRO/II和Chemcad等。1.3单元模拟对于流动、传质、热、反应比较敏感的单元过程的设计、放大，需要了解有关质量、动量、能量流等更多微观和深入的信息，需要用单元模拟技术来解决。单元模拟技术可以提供传统手段难以获得的大量信息。如单元过程内部所有参数的空间分布和动态变化。1.3单元模拟建立模型方程，用N-S方程来描述质量、动量、能量之间的关系，通过求解方程，获得时间和空间的速度分布、温度分布、压力分布、浓度分布、相分数分布等情况。单元模拟的计算不是经验性的，结果比较可靠。1.3单元模拟单元模拟主要有以下应用：工程放大：放大的可靠性较高技术创新，优化设计：重复成本低诊断和扩能改造生产调优以及控制1.4单元模拟与流程模拟的关系1.模拟的对象不同流程模拟处理对象是全工艺流程，本质上是各单元过程之间的相互影响关系，主要用于流程参数调优，提高生产效率。单元模拟的对象是单元过程，是单元过程的内部状态，其结果主要有助于理解机理过程、设备调优以及故障诊断。1.4单元模拟与流程模拟的关系2.流程模拟本质上是半经验性的。单元模拟是机理性的。3.流程模拟基本上是一维模拟单元模拟是三维动态模拟，可以获得诸如速度、温度、压力、浓度的分布及变化情况1.4单元模拟与流程模拟的关系实际应用中，流程模拟和单元模拟是互补的两种基本模拟手段。第2章流程模拟技术2.1.1流程的建立现行的模拟软件都给用户提供了交互式图形界面用于流程的定义，同时还提供了多种单元操作的模型库供用户选择。2.1.2变量的设置输入变量，给模拟计算提供一个必须的条件。2.2AspenPlus流程模拟软件ASPENPLUS是1976年美国能源部在麻省理工学院（MIT）组织，由MIT主持，联合50多个工业公司、政府部门和高等院校共同参与开发了ASPEN模拟系统。ASPENPLUS是目前最为流行的大型通用稳态模拟系统之一，是举世公认的标准大型流程模拟软件，也是目前国际上功能最强的商品化流程模拟软件。2.2AspenPlus流程模拟软件AspenPlus主要由三部分组成：（1）物性数据库拥有2个通用的数据库：AspenCD和DIPPR另外还有多个专用的数据库，如电解质、固体、燃料产品，这些数据库结合一些专用状态方程、专用单元操作模块，使该软件可用于固体加工电解质等特需领域。2.2AspenPlus三个组成部分（2）单元操作模块有50多种单元操作模块，如混合、分割、换热、闪蒸、精馏、反应等，通过模块组合，构成用户所需要的流程。（3）系统实现策略提供方便、灵活的界面，解算方法为序贯模块方法。2.2.1ASPENPLUS流程软件的特性①ASPENPLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。②ASPENPLUS使用最新的软件工程技术通过它的MicrosoftWindows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构，使得工程生产力最大。③ASPENPLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。④ASPENPLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。⑤在实际应用中，ASPENPLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问题。2.2.2ASPENPLUS主要功能及运行方法⑴Windows交互性界面：界面包括工艺流程图形视图，输入数据浏览视图，独特的“NEXT”专家向导系统，来引导用户进行完整的、一致的流程的定义。⑵图形向导：帮助用户很容易地把模拟结果创建成图形显示。⑶EO模型：方程模型有着先进参数管理和整个模拟的灵敏分析或者是模拟特定部分的分析。序贯模块法和面向方程的解决技术允许用户模拟多嵌套流程。ASPENPLUS流程模拟软件主要功能：⑷ActiveX（OLEAutomation）控件：可以和微软Excel和VisualBasic方便的连接，支持OLE（对象链接与嵌入）功能。⑸全面的单元操作：包括气/液，气/液/液，固体系统和用户模型。⑹ACMModelExport选项：用户可以在AspenCustomModeler（ACM）创建模拟模型和编译。⑺热力学物性：内置数据库包含有8500种组分物性数据，包括有机物，无机物，水合物和盐类；还有4000种二元混合物的37,000组二元交互数据。利用Aspenplus可进行物性分析、物性估计、物性数据回归。⑻收敛分析：自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛方法和计算顺序，即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程，收敛分析非常方便。⑼Calculatormodels计算模式：包含ad-hoc计算与内嵌的FORTRAN和Excel模型接口。⑽灵敏度分析：灵敏度分析功能在DataBrowser页面下的SensitivityForm表单中设定，其目的是测定某个变量对目标值的影响程度。分别定义分析变量（Sampledvariables）和操纵变量（Manipulatedvariables），设定操纵变量的变化范围，即可执行灵敏度分析。⑾案例研究：用不同的输入进行多个模拟，比较和分析。⑿DesignSpecification功能：自动计算操作条件或设备参数，满足指定的性能目标。⒀数据拟合：将工艺模型与真实的装置数据进行拟合，确保精确的和有效的真实装置模型。⒁优化功能：确定装置操作条件，最大化任何规定的目标。⒂开放的环境：可以很容易地和内部产品互相整合，或者是第三方软件。⒃详细的换热器设计和核算。2.2AspenPlus模拟软件AspenPlus是目前应用最为广泛的化工大型通用流程模拟软件，是唯一能处理带有固体、电解质、生物质和常规物料等复杂物质的流程模拟软件。以下介绍AspenPlusV7.2版本的安装。