Разработка подсистемы САПР технологических процессов производства фенолформальдегидных смол

132,84%

8. Описание работы программы

Данное программное обеспечение разрабатываемой САПР было реализовано в среде программирования Borland Delphi 7.

В ее состав входят следующие рабочие модули:

- модуль ввода исходных данных

- модуль расчета основных параметров аппарата, решения задачи оптимизации, задачи теплого расчета.

- модуль расчета и подбора дополнительного оборудования: калорифера, рекуператора, фильтра, толщины слоя изоляции, распылительной форсунки.

- модуль базы данных.

- модуль формирования отчетной документации.

Более подробно рассмотрим каждый из составных модулей, укажем их основные задачи, выполняемые функции и опишем принцип работы.

8.1 Модуль ввода исходных данных

Является первоначальным модулем нашей разработанной подсистемы. Он предназначен для осуществления ввода основных варьируемых переменных и прочих исходных данных, для их последующей обработки другими программными модулями. Данный модуль использует два вида диалога с пользователем - диалог вида «заполнение бланков» и диалог вида «выбор из меню».

Рисунок 8.1- Модуль ввода исходных данных

На данном этапе работе мы осуществляем ввод основных параметров сушильного материала (молока). Это такие параметры, как начальная и конечная влажность материалы, его температура на входе и выходе из сушилки.

Производиться выбор сушильного агента (воздух или водяной пар), ввод их параметров, таких как влагосодержание на выходе, температура на входе и выходе из сушилки. Кроме этого задаются значения параметров равновесного и критичного влагосодержания и производительности сушилки по используемому материалу.

После того, как ввод данных завершен, осуществляется поиск готового проекта в базе данных. Если проект найден, то данные выводятся на экран и с применением модуля формирования отчетной документации выводятся на печать. Если же не готовый проект не найден, то исходные данные передаются в расчетные модули.

8.2 Модуль расчета основных параметров аппарата, решения задачи оптимизации, задачи теплого расчета

программный автоматизированный сушка технический

Данный программный модуль отвечает за осуществления основных математических расчетов в подсистеме САПР, решения ее важнейших задач проектирования. В нем осуществляет расчет построенной математической модели аппарата, решение задачи оптимизации, т.е. определяются оптимальные высота и диаметр сушилки, при которых расход тепловой энергии минимален при заданной конечной влажности материала.

Полученные на выходе расчетные данные следующие:

- Габариты камеры, ее объем, высота и ширина. Значение минимального кол-ва тепловой энергии, при котором они достигаются.

- Результаты решения задачи теплового расчета. Это удельная теплота, вносимая в сушилку с влагой материала, удельные потери теплоты на нагревание материала и окружающую среду.

- Значения прочих основных параметров, таких как производительность сушилки, кол-во выпаренной влаги, реальный расход воздуха, критерии Нуссельда, Архимеда, Рейнольдса, Прандталя.

Проведем один полный расчет для наглядности и примера. Введем следующие исходные данные.

- напряжение объема сушильной камеры = 4 кг/м^3*ч,

- сушильный агент- водяной пар,

- начальная влажность материала- 6%

- конечная влажность материала- 0.4%

- производительность сушилки по высушенному материалу- 1.94 кг/с

- температура материала на входе и выходе из сушилки- 10, 85 С

- температура сушильного агента на входе и выходе- 150, 90 С

- равновесное влагосодержание- 1%

- критическое влагосодержание- 3%

Полученные результата вычисления следующие:

- Объем сушильной камеры- 22,2 м^3

- Минимальный расход тепловой энергии Q= 154,8 кВт достигается при высоте сушилки H= 5,82 м и диаметре D= 4,85 м, что соответствует заданным граничным условиям.

Рисунок 8.2- Модуль расчета основных параметров аппарата, решения задачи оптимизации, задачи теплого расчета

После проведения сравнения результатов вычисления при аналогичных входных условиях с темы данными, которые были получены при использовании другого типа прямоточной форсуночной распылительной установки, можно сделать вывод об успешном выполнении проектирования и решении задачи оптимизации. В частном случае достижение минимального расхода тепловой энергии в 154 кВт достигалось при габаритах аппарата H= 5,82 м и D= 4,85 м в то время как до создания нашей подсистемы габариты сушильной установки в процентом соотношении были незначительно больше (Н= 6,12 м и D=5.15 м). Продолжая подобным образом проводить исследования в этом направлении можно получить следующие результаты.

Для большей наглядности составим таблицу полученных результатов проводимых расчетов и их сравнение с существующими габаритами другой сушильной установки. Входной параметры, который будет изменяться- напряжение объема сушильной камеры.

Проводя сравнение полученных результатов можно сделать вывод о том, что разработка данной подсистемы позволила уменьшить габариты основного сушильного аппарат примерно на 12%, по сравнению с предыдущими аналогами.

Также этим программным модулем производиться построение графиков зависимостей влагосодержания и температуры материала от времени процесса сушки.

Рисунок 8.3- Модуль построения графиков зависимостей влагосодержания и температуры материала от времени

8.3 Модуль расчета и подбора вспомогательного оборудования сушильной установки

Данный модуль осуществляет расчет и подбор дополнительного оборудования необходимого для проектирования сушильной установки. Это такое оборудование как рекуператор, калорифер, распылительная форсунка, фильтр, плюс дополнительные расчеты толщины слоя изоляции для каждого из них. Его подбор производится с помощью алгоритмического расчета по формулам основных параметров для каждого типа оборудования. В дальнейшем осуществляется поиск наименований в БД «Типы оборудования», где ключевыми параметрами являются рассчитанные параметры.

8.4 Модуль базы данных

Данный модуль позволяет осуществить работы с базами данных, входящих в состав нашей САПР. Для ее полноценного функционирования были разработаны следующие базы данных: БД «Входные параметры», БД «Параметры аппарата», БД «Дополнительное оборудование», БД «Готовые проекты». Данный программный модуль отвечает за управление базами данных, т.е. осуществляет поиск готового проекта на начальном этапе проектирования, а также поиск необходимых для расчета параметров материала и сушильного агента. Подбор оборудования также осуществляется с помощью данного модуля. Имеется возможность просмотра всех баз данных, их редактирование путем добавления, удаления новых или же изменения существующих записей.

Более подробно состав каждой рассматриваемой базы данных был рассмотрен выше в разделе Информационного обеспечения САПР.

8.5 Модуль формирования отчетной документации

Данный модуль отвечает за визуализацию проделанных расчетных работ и составлению готового технического проекта. В нем осуществляется вывод конечного чертежа сушильной установки разрабатываемой по средствам нашей САПР, с учетов всех проведенных основных и дополнительных расчетов и решения поставленной задачи оптимизации. Также формируется отчет, в который заносятся результаты всех расчетных и оптимизационных задач. Полученные результаты, если они удовлетворяют пользователя, сохраняются в БД «Готовые проекты» с возможностью последующего их просмотра, редактирования и использования. В случае если полученные данные не соответствуют заявленным критериям проектирования, то пользователю предлагается осуществить их повторный ввод с последующим новым расчетом.

Заключение

В результате проведения курсовой работы были решены следующие принципиальные задачи, в каждой из которых были получены соответствующие результаты.

1. Произведен анализ состояния данной предметной области, выявлены основные недостатки и слабые стороны рассматриваемой отрасли, определена актуальность решения задач по разработке специальной подсистемы проектирования распылительной сушильной установки в молочной промышленности.

2. Разработаны основные принципы работы и основные функциональные подсистемы САПР.

3. Составлена структурная схема САПР.

4. Составлена схема работы САПР.

5. Разработана математическая модель процесса сушки молочной продукции

6. Поставлена задача оптимизации конструкторского проектирования сушильной установки.

7. Подготовлены алгоритмы расчета и подбора вспомогательного оборудования необходимого для проектирования сушильной установки (калорифер, распылительная форсунка, рекуператор, фильтр)

8. Разработано прикладное программное обеспечение, которое позволяет осуществить решения поставленной задачи оптимизации, провести решение задачи теплового расчета, подбора дополнительного оборудования, осуществлена работа с базами данных, входящих в состав подсистемы.

9. Разработано информационное обеспечение нашей САПР, включающее в себя даталогическую модель баз данных, а также программное и методическое обеспечение.

10. Сформирована комплекс технических средств, необходимых для осуществления функционирования САПР.

11. Проведен комплекс расчетов, позволяющих оценить экономическое обоснованность разработки данной системы.

12. Разобраны комплексы мер по технике безопасности.

Разработанная подсистема САПР позволяет определить значения оптимальных параметров габаритов основной установки (диаметр и высоту), при которых расход тепловой энергии будет минимален при заданной конечной влажности материала. Кроме того она осуществляет решения других принципиальных задач проектирования, позволяет определить наиболее подходящее вспомогательное оборудование, обеспечивает удобный, продуманный и понятный интерфейс важный для работы конечного пользователя.

Одним из основных достоинств полученной САПР является возможность быстрого проектирования установки с минимальными затратами труда со стороны проектировщика, что существенно уменьшает длительность процесса проектирования.

Данная система в отличие от рассмотренных аналогов позволяет точно рассчитывать более оптимальные конструкционные и прочие параметры основных элементов установки, тем самым позволяя снизить затраты на их производство.

Список используемых источников

1. Лыков М.В., Леончик Б.И.: Основы и теории расчета Распылительных сушилок, 1966. - 223 с.

2. Лебедев П.Д. -Расчет и проектирование сушильных установок. - Л.: Машиностроение, 1963. - 255 с.

3. Маркин Ю.П., Семенов Е.В., Лапшин Н.П., Халепский Н.Д. Автоматизированные системы управления предприятиями молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1977. -173 с.

4. Д.Т.Пажи, В.С. Галустов Основы техники распыливания жидкостей. Моска. Химия 1984- 169 с.

5. Степанов В.М. Проектирование предприятий молочной промышленности с основами САПР Москва, Агропромиздат, 1989. - 208 с.

6. С.А. Чернышев Технологическое оборудование пищевых производств и отрасли. Методические указания для выполнения курсового проекта. Часть I и II. - Донецк 2004 г.

7. А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган - Процессы и аппараты химической технологии. - М: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1960. - 845 с.

8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. - Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. 576 с., ил.

9. Г.С. Борисов и др. - Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб.. и дополн. М: Химия, 1991. - 496 с.

Размещено на Allbest.ru