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.