Выбор термодинамической модели

Термодинамическое поведение веществ и их фазовые состояния описывается набором сложных уравнений, связывающих между собой параметры состояния вещества (температура, давление, объём) и термодинамические характеристики (константы фазового равновесия, энтальпию, энтропию, плотность и др.).

В Hysys термодинамические модели разделены на следующие группы (рис. 4):

· Уравнения состояния (свойства идеальных систем)

· Модели активности (расчёт констант фазового равновесия неидеальных систем с учётом межмолекулярного взаимодействия)

· Обобщенные корреляции (метод расчета констант фазового равновесия Чао-Сидера, метод расчета плотности жидкости API и др. эмпирические методы)

· Модели упругости паров (свойства димеризующихся веществ)

· Прочие модели (Специальные пакеты HYSYS и т.п.).

Находим вкладку «Пакеты свойств». Кликаем кнопку «Добавить» и добавляем подходящий пакет свойств из списка.

Вкладки в окне «Fluid Package» содержат ряд параметров.

Вкладка «Параметры» - выбор вариантов расчёта тех, или иных характеристик веществ (как правило, выбор делается автоматически, однако, в случае необходимости можно изменить нужные значения).

Вкладка «Двухкомп. коэффициенты» - значения коэффициентов межмолекулярного взаимодействия. Значения рассчитываются автоматически в зависимости от набора компонентов и выбранного термодинамического пакета.

Вкладка «Реакции» - если в системе протекают химические реакции, их необходимо добавить к пакету свойств (иначе термодинамика их протекания не будет учтена).

Диспетчер нефти

Это специальная среда для задания фракционного состава и других результатов лабораторного исследования образца нефти.

После выбора термодинамического пакета переходим ко вкладке «Диспетчер нефтей», содержащую кнопку «Вход в Нефтяной пакет». Нажимаем кнопку.

Ввод данных о нефти

В появившемся окне «Характеризация нефти» → «Набор данных» (или «фрак. нефти»), нажимаем кнопку «Добавить» (рис. 5). В открывшемся окне необходимо выбрать свойства из предлагаемого ассортимента и задать их значения.

Выбор осуществляется в поле «Определение пробы».

Свойства образца нефти (плотность, вязкость, молекулярный вес). При их наличии выбираем Used, при отсутствии – Not used.

Тип данных – вид кривой разгонки – выбираем из списка ИТК.

Кривые молекулярного веса, плотности и вязкости выбираем «зависимые» (в этом случае значения свойств получены для тех же долей отгона, что и кривая разгонки).

Значения имеющихся данных вводятся в поле «Входные данные». Для обозначения концов кипения на кривой ИТК должны быть точки, соответствующие долям отгона 1 и 100 %. Минимальное необходимое для расчёта количество точек – 5. После ввода всех данных нажимаем кнопку «Вычислить».

После расчёта на вкладке «расчётные кривые» становятся доступными кривая разгонки по ИТК, кривые плотности, молек. Веса, вязкости. Та же информация в графическом виде доступна на вкладке «Графики».

Во вкладке корреляции выбираются корреляции для расчёта критических свойств псевдокомпонентов. Пакета, используемого по умолчанию достаточно.

Вкладка «Корреляции» содержит набор уравнений расчёта критических свойств псевдокомпонентов в различных областях температур. Пакета, используемого по умолчанию достаточно (Менять ничего не нужно). Окно можно закрыть.

Возвращаемся в «Диспетчер базиса» . Нажав соответствующую кнопку переходим в «расчётную среду» для составления схемы потоков (PFD)

Создание и расчёт технологической схемы

Нажав мы откроем доступные потоки и аппараты:

Рисунок 3 – Часть инструментария PFD

Для работы в расчетной среде существует свой набор функциональных кнопок:

Название кнопки	Кнопка	Функция
Перемещение/ Соединение (Move/Attach)		Эта кнопка управляет двумя режимами графического интерфейса. Режим Перемещение (Move), заданный по умолчанию, позволяет перемещать операторы и потоки. Когда эта кнопка нажата, Вы находитесь в режиме Соединение (Attach), который позволяет соединять потоки и операции.
Размеры (Size)		В этом режиме Вы можете изменять размеры выбранного объекта. Этот объект оказывается окруженным рамкой, которая, в свою очередь, имеет по периметру восемь небольших белых прямоугольников. С помощью мыши можно перемещать эти прямоугольники по соответствующим направлениям, меняя тем самым размеры объекта.
Разрыв соединения (Break Connections)		Когда эта кнопка нажата, Вы можете разорвать соединение между потоком и операцией. При нажатой кнопке курсор мыши меняет форму. С помощью левой кнопки выберите любой участок потока между изображением потока и изображением операции, и соответствующее соединение окажется разорванным.
Переключение соединения (Swap Connections)		Если два потока подсоединены к штуцерам одного оператора, то они меняются местами.
Увеличительное стекло (Drag Zoom)		При нажатии этой кнопки курсор принимает форму увеличительного стекла. Удерживая левую кнопку мыши, очертите ту часть схемы, масштаб которой предполагается изменить. Для изменения масштаба можно воспользоваться также инспекцией экрана PFD: выберите Режим (Mode) и затем – Масштаб (Zoom), либо выбрать пункт меню PFD – Увеличительное стекло (Drag Zoom).
Добавить описание (Add Text Annotation)		Эта кнопка позволяет добавить текстовое описание к графическому изображению схемы. Когда кнопка нажата, курсор изменяет свой вид и появляется прямоугольная рамка. Установите рамку на тот участок, где должен быть помещен текст, нажмите левую кнопку мыши и впечатайте необходимый текст в появившееся диалоговое окно.
Схема цветов (Colour Scheme)		С помощью этой кнопки выбирается схема цветов графического экрана.
Ускоренная маршрутизация (Quick Route)		Этот режим позволяет быстро переносить изображения операций схемы вместе с соединенными потоками. При этом соединительные линии могут накладываться на изображения операций. При отключении кнопки схема будет автоматически перерисована таким образом, что линии не будут накладываться на картинки.
Панель объектов (Каса объектов)		Панель объектов содержит всевозможные объекты технологической схемы. При нажатии этой кнопки отображается/скрывается панель объектов.

Основным инструментом при создании технологической схемы является панель объектов. Из «панели объектов» переносим в графический экран 3 материальных потока и 2 тепловых. Они будут соответствовать продуктам колонны и тепловым потокам конденсатора и ребойлера. Переносим туда же подходящую колонну или абсорбер. Кликнув по колонне 2 раза левой клавишей мышки, переходим в диалоговое окно мастера ввода данных колонны. Следуем его указаниям. В результате должна получиться обвязанная потоками колонна с некоторыми спецификациями. Возможный результат можно увидеть на рисунке 3.

Можно проверить соответствие заданных спецификаций исходным данным, и, в случае несоответствия, задать дополнительные, или убрать ряд имеющихся. После этой процедуры необходимо перейти в режим расчёта и нажать кнопку «Пуск» в окне колонны – запустится расчёт. В случае правильно заданных спецификаций, статус объекта (колонны) смениться на «Сошёлся».

Окно колонны

При выборе спецификаций число степеней свободы должно быть равным 0. Это достигается установкой/снятием галочки «активная» в типе спецификации. Расчёт ведётся до тех пор, пока введенные значения для активных спецификаций не совпадут с рассчитанными в HYSYS. Примерный набор спецификаций показан на рисунке. Если долго считается – плохие начальные приближения или неверно заданы спецификации.

Вывод результатов

Возможны 2 варианта.

Первый – просмотр результатов в окне объекта. Необходимо провести поиск интересующих результатов во вкладках и закладках окна интересующего объекта. Способ подходит, если объём требуемых результатов не велик.

Второй – осуществляется путём создания отчётов. Находим в меню «Инструменты» → «Отчёты». Кликаем кнопку «Создать» и «Добавить таблицу».

Таблицы содержат всевозможные свойства потоков (и тепловые в том числе), операции (расчёт аппарата), профили и т.д. Набор выводимых параметров нужно сформировать.

При формировании таблиц обращаем внимание на их содержание (структура таблиц для объекта полностью соответствует меню объекта в расчётной среде). Добавляем всё, что нам необходимо из предложенного списка и печатаем, либо сохраняем в файл.

Пример вкладки «Таблица» и «Производительность» - слайд 23.

Свободное ПО

CAPE-OPEN to CAPE-OPEN simulator (COCO) – это свободная операционная среда для моделирования стационарных режимов, состоящая из сред структуры ХТС, термодинамической среды, пакетов элементов ХТС и ещё ряда инструментов. Download COCO: http://www.cocosimulator.org/

Состав сосо: - слайд.

Термодинамический пакет:

· Библиотека данных по чистым компонентам

· 100+ расчетных методов, 25+ расчетных свойств

· Производные свойств

· Поддерживает внешние расчеты свойств и равновесий.

Набор аппаратов

Пакет реакций позволяет:

1. Задать набор реакций

2. Задать или использовать имеющиеся реагенты

3. Задать скорости или константы равновесия реакций самим или использовать рекомендации Мудрецов.

4. Задать фазовое состояние

5. Использовать набор реакций в моделировании реактора.