Автоматизированное проектирование

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт
(Технический университет)
Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления
Л.В. Гольцева, А.В. Козлов, Н.В. Романов
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Методические указания к выполнению контрольных работ
для студентов заочной формы обучения
направления подготовки «Химическая технология»
Санкт–Петербург
2015

Стоимость выполнения контрольных работ на заказ уточняйте при заказе

Номер варианта формируется согласно последней цифре зачетной книжки.

Контрольная работа № 1
Тема: Разработка математической модели кинетики химических реакция
Работа выполнена в MathCAD, оформление в Word

Контрольная работа № 2
Тема Разработка информационного обеспечения
Работа выполнена в MS Access, оформление в Word

Контрольная работа № 3
Тема: 3D-моделирование в среде «КОМПАС-3D»
Работа выполнена в Компас 3Д, ход построения в виде скриншотов в Word

Вариант 1.
В реакторе периодического действия протекает процесс получения продукта «В», для которого предложен следующий механизм реакций:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 50 мин; шаг по времени Δt= 1мин;
-начальные концентрации С_OA= 0,600 моль/л;
- предэкспоненциальные множители:
к_0i={0,2·10¹⁶1/мин; 9·10¹⁵1/мин;0,5·10¹⁴л/(моль·мин)};
-энергия активации Е₁ =не является постоянной величиной и зависит от активности катализатора, Е₂= 92 кДж/моль, Е₃ = 85 кДж/моль;
-температура Т= 5ºС.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
а) Начальных концентраций компонентов:
С_ОА= 0,900моль/л;
б) Температуры реакции: Т = -3ºС; Т = 0ºС;
в) Активности катализатора: АК = 80 %.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход целевого продукта для всех вариантов исследования процесса при условии, что на выходные параметры установлено следующее ограничение:степень превращения исходного компонента Адолжна быть более 80% от начальной.
Рассчитать рабочие объемы реактора (для каждого V для производительности аппарата G= 200 л/мин: V= τ_опт·G. Выбрать оптимальное значение рабочего объема V.

Комментарий. В контрольной работе изначально неверные исходные данные, и поэтому расчет произвести невозможно.
Изменения в исходных данных: Показатели степени у всех компонентов приравнять к единице.

Вариант 2.
В сажевом реакторе непрерывного действия идеального смешения протекает процесс, механизм которого представлен в следующем виде:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 100 мин; шаг по времени Δt=2мин;
-начальные концентрации исходных реагентов: С_СН4 = 5 Кмоль/м³;
С_О2 = 6 Кмоль/м³; С_C3H4= 10 Кмоль/м³;
Константы скорости реакций: К₁=1м³/(Кмоль∙мин); К₂=7м³/(Кмоль∙мин); К₃=0,11/мин.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице. Объем реактора V = 5 м³. Расход реакционной массы G= 0,18 м³/мин.
Определить режим, обеспечивающий максимальный выход сажи (Сс ), изменяя расход реакционной массы в диапазоне от 0.15 до 0.25 м³/мин. и концентрацию кислорода от 5 до 8 Кмоль/м³. Выбрать оптимальное значение рабочего объема V.

Комментарий. В контрольной работе изначально неверные исходные данные, и поэтому расчет произвести невозможно.
Исправив исходные данные, результат получен в файле MathCAD, но Вам в любом случае необходимо общаться с преподавателем на счёт того, какие исходные данные исправить, чтобы получить результат.

Вариант 3.
В сажевом реакторе периодического действия идеального смешения протекает процесс, механизм которого представлен в следующем виде:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 100 мин; шаг по времени Δt =2мин;
-начальные концентрации исходных реагентов: С_СН4 = 5 Кмоль/м³;
С_О2= 6 Кмоль/м³; С_C3H4= 10 Кмоль/м³;
Константы скорости реакций: К₁=1 м³/(Кмоль∙мин); К₂=7 м³/(Кмоль∙мин);
К₃=0,1 1/мин.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход сажи (Сс) при условии, что концентрация кислорода изменяется от 5 до 8 Кмоль/м³.
Рассчитать рабочий объем реактора V для производительности аппарата G= 0,2 м³/мин.
V=τ_опт·G

Комментарий. В контрольной работе изначально неверные исходные данные, и поэтому расчет произвести невозможно.
Исправив исходные данные результат получен

Вариант 4.
В периодическом реакторе идеального смешения происходит окисление бензола C₆H₆ до малеинового ангидрида C₄H₂O₃ по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 100мин; шаг по времени Δt= 1мин;
-начальные концентрации С_С6Н6= 0,9 моль/л; С_О2= 1,2моль/л;
- предэкспоненциальные множители:
К_0i={920; 160; 58} л/(моль·мин);
- энергия активации Е₁=15000 Дж/моль, Е₂=13000 Дж/моль, Е₃=9900 Дж/моль;
-температура Т= 100ºС.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
а)Начальных концентраций компонентов
С_О2= 1,5 моль/л;
б)Температуры реакции Т = 120 ºС; Т = 140 ºС.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход целевого продукта для всех вариантов исследования процесса.
Рассчитать рабочий объем реактора V для производительности аппарата G=200 л/мин.
V=τ_опт·G

Вариант 5.

По исходным данным из методических указаний модель смешения не рабочая, в нашем решении исходные данные изменены, чтобы хоть как-то получить результат!

В периодическом реакторе идеального смешения происходит окисление бензола C₆H₆ до малеинового ангидрида C₄H₂O₃ по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ= 100мин; шаг по времени Δt= 1мин;
-начальные концентрации С_С6Н6= 0.9 моль/л; С_О2= 1.2моль/л;
- предэкспоненциальные множители:
К_0i={920; 160; 58} л/(моль·мин);
- энергия активации Е₁=15000 Дж/моль, Е₂=13000 Дж/моль, Е₃=9900 Дж/моль;
-температура Т= 100ºС.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
а) Начальных концентраций компонентов:
С_О2= 1,0 моль/л;
б) Температуры реакции: Т=120ºС; Т=140ºС.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход целевого продукта для всех вариантов исследования процесса.
Рассчитать рабочий объем реактора V для производительности аппарата G=200 л/мин.
V=τ_опт·G

Комментарий. Файла Mathcad нет, в работе представлено фото

Вариант 6.
В периодическом реакторе идеального смешения происходит получение водорода из исходных реагентов метан/водяной пар по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 100мин; шаг по времени Δt= 1мин;
-начальные концентрации С_СН4= 1,0 моль/л; С_H2O= 1,0моль/л;
- предэкспоненциальные множители: К₀₁=2∙10⁵; К₀₂=3∙10⁶;
-энергия активации Е₁ = 124100 Дж/моль, Е₂ = 180000 Дж/моль;
-температура Т= 1100 K.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
- изменения концентрации метана от 1 до 5 моль/л;
- изменения температуры реакции от Т = 900К до Т = 1400К.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход целевого продукта для всех вариантов исследования процесса.
Рассчитать рабочий объем реактора V для производительности аппарата G=200 л/мин.
V=τ_опт·G

Вариант 7.
В непрерывном реакторе идеального смешения происходит получение водорода из исходных реагентов метан/водяной пар по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 100мин; шаг по времени Δt= 1мин;
-начальные концентрации С_СН4= 1,0 моль/л; С_H2O= 1,0моль/л;
- предэкспоненциальные множители: К₀₁=2∙10⁵; К₀₂=3∙10⁶;
-энергия активации Е₁=124100 Дж/моль,Е₂=180000 Дж/моль;
-температура Т= 1100 K.
Время пребывания реагентов в реакторе составляет 20 минут.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
- изменения концентрации метана от 1 до 5 моль/л
- изменения температуры реакции от Т = 900 К до Т = 1400 К

Вариант 8.
В газофазном реакторе непрерывного действия происходит процесс получения ацетона (CH₃COCH₃) из окиси пропилена (С₃Н₆О) по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-объем аппарата составляет 1м³; расход реагентов –0,05 м³/мин;
-интервал времени τ = 100мин; шаг по времени Δt= 1 мин;
-начальная концентрация СС3Н6О= 1,0 Кмоль/м³;
- предэкспоненциальные множители: К₀₁=2; К₀₂=2;
-энергия активации Е₁ = 20000 Дж/моль,Е₂ = 24000 Дж/моль;
-температура Т= 700 K.
Частные порядки по компонентам в реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
- изменения температуры в реакторе от 700 до 1000 K с шагом 100 K;
- изменения объема реактора от 1 до 3 м³.
Выбрать наилучший вариант проведения процесса с точки зрения получения максимального выхода целевого продукта.

Вариант 9.
В периодическом реакторе идеального смешения происходит процесс получения ацетона (CH₃COCH₃) из окиси пропилена (С₃Н₆О) по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ= 100 мин; шаг по времени Δt= 1 мин;
-начальная концентрация С_С3Н6О= 1,0 Кмоль/м³;
-предэкспоненциальные множители: К₀₁=2; К₀₂=2;
-энергия активации Е₁ = 20000 Дж/моль,Е₂ = 24000 Дж/моль;
-температура Т= 700 K.
Частные порядки по компонентам в реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
- изменения концентрации окиси пропилена от 1 до 5 моль/м³;
-изменения температуры реакции от Т =500 К до Т = 900 К.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход целевого продукта(ацетона)для всех вариантов исследования процесса.
Рассчитать рабочий объем реактора V для производительности аппарата G=0,2 м³/мин.
V=τ_опт·G

Комментарий. Работа не содержит файл Mathcad.
Вариант 10.
В периодическом реакторе идеального смешения происходит процесс получения аммиачной селитры(NH₄NO₃) по следующему механизму:

Разработать математическую модель кинетики процесса и получить решение при следующих условиях:
-интервал времени τ = 300мин; шаг по времени Δt= 1мин;
-начальные концентрации С_NH3= 1,0 моль/л; С_HNO3= 1,0моль/л;
- предэкспоненциальные множители: К₀₁=5530; К₀₂=2∙10¹³;
-энергия активации Е₁ = 48650 Дж/моль, Е₂= 137000 Дж/моль;
-температура Т= 200 ºС.
Частные порядки по компонентам во всех реакциях равны единице.
Оценить влияние на выход целевого компонента:
-изменения концентрации аммиака от 1 до 5 моль/л;
-изменения температуры реакции от Т = 170 ºС до Т = 230 ºС.
Определить время пребывания τ_опт, обеспечивающее максимально возможный выход целевого продукта для всех вариантов исследования процесса.
Рассчитать рабочий объем реактора V для производительности аппарата G=200 л/мин.
V=τ_опт·G

Тема 1. База данных технологических параметров выбранного технологического процесса

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 8
V этап. Способы представления информации 12
VI этап. Работа с созданной базой данных 16
Список использованной литературы 23

Тема 2. База данных технологических параметров технологического процесса производства стройматериалов

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 9
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 11
V этап. Способы представления информации 16
VI этап. Работа с созданной базой данных 20
Список использованной литературы 26

Тема 3. Поставка и реализация химической продукции

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 3
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 9
V этап. Способы представления информации 13
VI этап. Работа с созданной базой данных 18
Список использованной литературы 23

Тема 4. Учет материальных ценностей в сервис-центре

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 8
V этап. Способы представления информации 12
VI этап. Работа с созданной базой данных 16
Список использованной литературы 23

Тема 5. Учет товаров на складе готовой продукции

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 8
V этап. Способы представления информации 12
VI этап. Работа с созданной базой данных 16
Список использованной литературы 23

Тема 7. Поставка и реализация фармацевтической продукции

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 8
V этап. Способы представления информации 12
VI этап. Работа с созданной базой данных 16
Список использованной литературы 23

Тема 7. Поставка и реализация фармацевтической продукции

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 8
V этап. Способы представления информации 12
VI этап. Работа с созданной базой данных 15
Список использованной литературы 22

Тема 7. Поставка и реализация фармацевтической продукции

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 4
III этап. Синтез модели 6
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 13
V этап. Способы представления информации 19
VI этап. Работа с созданной базой данных 32
Список использованной литературы 33

Тема. Учет прохождения изделий по технологическому маршруту

Содержание
I этап. Постановка проблемы 3
II этап. Анализ объекта 3
III этап. Синтез модели 4
IV этап. Синтез компьютерной модели объекта 5
V этап. Способы представления информации 9
VI этап. Работа с созданной базой данных 14
Список использованной литературы 20

Вариант 1. 3D-модель детали «вал»

Вариант 2. 3D-модель детали «втулка»

Вариант 3. 3D-модель детали «втулка»

Вариант 4. 3D-модель детали «крышка»

Вариант 5. 3D-модель детали «шпиндель»

Вариант 6. 3D-модель детали «ползун»

Вариант 7. 3D-модель детали «ось»

Вариант 8. 3D-модель детали «валик»

Вариант 9. 3D-модель детали «валик»

Вариант 10. 3D-модель детали «кронштейн»