Aspen进阶篇4—流体输送单元
在Aspen Plus中流体输送单元归属于压力改变器(Pressure Changers)模块,共分为以下表中六种模型:
下面对各个模块进行展开讲解。
一、Pump模块
1.Pump模块用于模拟两种设备——泵和压缩机 ,其简介如下:
• 泵 :泵是把机械能转化成液体的能量,用来给液体增压和输送液体的流体机械;
• 水轮机 :水轮机是吧水流的能量转换为旋转机械能的动力机械。
泵可以模拟实际生产中输送流体的各种泵,主要用来计算将压力提升到一定值时所需的功率。模块一般用来处理单液相,对于某些特殊情况,也可进行两相或三相计算。
模拟结果的准确度取决于很多因素,如有效相态、流体的可压缩性以及规定的效率等。
注意:如果仅计算压力的改变,也可以用Flash以及Heater模块。
2.Pump模型的连接示意图如下: (红色的代表必选,蓝色的代表可选)
3. Pump的5种计算模型:
4.泵的模块参数:
Pump最简单的用法是指定出口压力(Discharge pressure),并给定泵的水力学效率(Pump Efficiency)和驱动机效率(Driver Efficiency),计算得到出口流体状态和所需的轴功率和驱动机功率。
标准的设计方法是使用泵的特性曲线(Performance curve),特性曲线有以下三种输入方式:
列表数据 Tabular Data
多项式 Polynomials
用户子程序 User Subroutine
其中列表数据是最常用的输入方式。
泵的特性曲线各种输入框:
这里需要说一下NPSHR和NPSHA:
在我们设计泵的安装高度时,应考虑NPSHR(必需汽蚀余量),英文全称为:Net Positive Suction Head Required ,其计算方式为:NPSHR≈10-Hs(m)
(其中Hs为允许吸上真空度)。
根据安装和流动情况可以算出泵进口处的NPSHA(有效汽蚀余量),英文全称为:Net Positive Suction Head Required ,在实际使用条件下,选择的泵应该满足:NPSHA≥1.3 NPSHR。
如果有不太理解的地方想去深入探究的朋友,推荐阅读《化工原理》学习。
5.实例演练
一离心泵输送流量为100m3/hr的水,水的压强为1.5bar,温度为25℃。泵的特性曲线如下:
流量(m3/hr)7090109120
扬程(m)5954.247.843
效率(%)64.5696966
求:泵的出口压力、提供给流体的功率、泵所需轴功率各是多少?
操作如下:
Step1:构建流程图
打开Aspen Plus,进入Simulation界面,在Main Flowsheet中的空白框中画好如下简单的流程图,并将模块名改为Pump:
Step2:输入组分
进入Properties界面,在Components/Specification 界面输入组分H2O
Step3:选择物性方法
在Method/Specification界面选择物性方法PENG-ROB
Step4:设置进料条件
进入Simulation界面,在Streams/FEED/Input界面根据题目要求输入进料条件
Step5:设置模块参数
进入Blocks/PUMP/Setup界面,指定模型及参数
接下来点击Performance Curve,首先进行曲线设置,选择Tabular data(列表数据),设置为操作状态下的单条曲线(Single curve at operating speed),流量单位选择Vol-Flow(体积流量)
再接着输入扬程(Head)和流量(Flow)数据,并设置扬程单位单位
最后输入效率(Efficiency)和流量(Flow)数据
Step6:运行并得出结果
点击Run,在Block/PUMP/Results/界面查看运算结果: 泵的出口压力为6.46479bar,泵提供给流体的功率为13.8482kW,轴功率为20.0699kW。
当然这里有几个量需要单独拿出来说,如下:
Head developed: 发生扬程,即已扣除泵的内部摩擦阻力;
Pump efficiency used: 所用泵效率
Net work required: 需要的净功
二、Compr模块
1.Compr简介
Compr压缩机模块可以用于单相、两相或三相计算,可以通过指定出口压力或压力增量或压力比率或特性曲线计算所需功率,还可以通过指定功率计算出口压力。
2.Pump模型的连接示意图如下 :(红色的代表必选,蓝色的代表可选)
3.计算类型:
针对于模拟压缩机Compressor有如下8种计算模型:
英文名称中文名称
Isentropic等熵模型
Isentropic using ASME methodASME等熵模型
Isentropic using GPSA methodGPSA等熵模型
Polytropic using AMSE methodAMSE多变模型
Polytropic using GPSA methodGPSA多变模型
Polytropic using piecewise integration分片积分多变模型
Positive displacement正排量模型
Positive displacement using piecewise integration分片积分正排量模型
针对于模拟涡轮机Turbine只有如下1种模型:
英文名称中文名称
Isentropic等熵模型
4.效率:
Compr模型有三种效率:
5.特性曲线简介
6.实例演练
一压缩机将压强为1.1bar的空气加压到3.3bar,空气的温度为25℃,流量为1000m3/hr。压缩机的多变效率为0.71,驱动机构的机械效率为0.97。求:压缩机所需要的轴功率、驱动机构的功率以及空气的出口温度和体积流量各是多少?
操作如下:
(因操作与Pump中很相似,所以在这里不做红色记号标注,不懂处可参考上例)
Step1:构建流程图
打开Aspen Plus,进入Simulation界面,在Main Flowsheet中的空白框中画好如下简单的流程图,并将模块名改为Compr:
Step2:输入组分
进入Properties界面,在Components/Specification 界面输入组分AIR(空气)
Step3:选择物性方法
在Method/Specification界面选择物性方法SRK
Step4:设置进料条件
进入Simulation界面,在Streams/FEED/Input界面根据题目要求输入进料条件
Step5:设置模块参数
进入Blocks/COMPR/Setup界面,指定模型及参数
Step6:运行并得出结果
点击Run,在Block/COMPR/Results/界面查看模块参数(可拖动下拉条):
在Streams/PRODUCT/Results界面查看物流结果
三、MCompr
1.MCompr模型适用于四种单元设备
Ø 多级多变压缩机 (Multi-stage PolytropicCompressor)
Ø 多级多变正排量压缩机 (Multi-stage Polytropic Positive Displacement Compressor)
Ø 多级等熵压缩机(Multi-stage Isentropic Compressor)
Ø 多级等熵涡轮机(Multi-stage Isentropic Turbine)
2.MCompr模型的外部连接图:
MCompr模型的内部连接图:
3.MCompr模型的模型参数
级数 (Number of stages): 指定压缩机的级数
压缩机模型 (Compressor model): 有六种计算模型供选用(具体可参见上个模块的内容介绍)
设定方式 (Specification type): 指定压缩机的工作方式
在这里设定方式与Compr模块不同,它分别是:
指定末级排出压力 (Fix discharge pressure fromlast stage )
指定每级排出条件 (Fix discharge conditionsfrom each stage)
用特性曲线确定排出条件 (Use performance curves todetermine discharge conditions)
4.多级压缩机特性曲线有三种输入方式:
• 列表数据 Tabular Data
• 多项式 Polynomials
• 用户子程序 User Subroutines
可以提供多张特性曲线表(Maps),每张表又可以有多条特性曲线。多级压缩机的每一级可以有多个叶轮(wheels),可以为每个叶轮选用不同的特性曲线表、叶轮直径和比例因子(scaling factors)
MCompr在压缩机和涡轮机的各级之间有一个冷却器,在最后一级还有一个后冷器,在冷却器中可以进行单相、两相或三相闪蒸计算。
这个模块不在此做实例讲解,有需要可参考孙兰义老师的《化工流程模拟实训——Aspen Plus教程》P69例5.4。
四、Valve
1. 简介:
阀门Valve可以进行单相、两相或三相计算,该模块假定流动过程绝热,并将阀门的压降与流量系数关联起来,可确定阀门出口状态的热状态和相态。
2. 连接方式:
3.阀门模型有三种应用方式(计算类型)
绝热闪蒸到指定出口压力
Adiabatic flash for specified outlet pressure
对指定出口压力计算阀门流量系数
Calculatevalve flow coefficient for specified outlet pressure
对指定阀门计算出口压力(核算方式)
Calculateoutlet pressure for specified valve
其中在进行核算(即第三种计算类型)时,需输入以下参数:
• 阀门类型 (Valve type):截止阀 (Global)、球阀 (Ball)、蝶阀(Butterfly)
• 厂家(Manufacturer):Neles-Jamesbury
• 系列/规格 (Series/Style): 线性流量 (linear flow)、等百分比流量(equal percent flow)
• 尺寸 (Size):公称直径
• 阀门开度(Opening)
计算阀门小开度状态时计算选项的设置很重要
• 检查阻塞流动 Check for choked flow
• 计算空泡系数 Calculate cavitation index
• 设置最小出口压力等于阻塞压力 Minimum outlet pressure: Set equal to choked outlet pressure
4. 实例演练
水的温度为 30 °C,压强为 6 bar,流量为 150 m3/h ,流经一公称通径为 8 英寸的截止阀。阀门的规格为V500系列的线性流量阀,阀门的开度为 20%。
求:阀门出口的水压强是多少?
Step1:输入组分
Step2:选择物性方法STEAM—TA
Step3:构建流程图
Step4:输入进料物流条件
Step5:输入模块参数
Operation界面参数输入:
ValveParameters界面参数输入:
Step6:运行并查看结果
在Blocks/Valve/Results界面查看阀门出口水的压强为3.93765bar
五、Pipe
1.简介
Pipe可以进行单相、两相或三相计算,计算流体经过一单段管线的压降和传热量,并且单线管段可以是水平的,也可以是有斜度的。如果已知入口压力,Pipe可以计算出口压力;如果已知出口压力,Pipe可以计算入口压力并更新入口物流的参数。Pipe通过管段参数(Pipe parameters)、传热规定(Thermal Specification)和管件参数(Fittings)等计算管段的压降和传热量。
2. 连接方式
3. 管段参数(Pipe parameters)
4. 传热规定(Thermal specification)
5. 管件参数(Fittings)
连接方式: Connection type
法兰连接/焊接Flanged/Welded,螺纹连接 Screwed
管件数量:Number of fittings
闸阀 Gate valves,蝶阀 Butterfly valves,90度肘管 Large 90 degree elbows,直行三通 Straight tees,旁路三通 Branched tees
其余当量长度: Miscellaneous L/D
6.实战演练
流量为 5000 kg/h,压强为 7 bar的饱和水蒸汽流经Ф108×4mm的管道。管道长20 m,出口比进口高 5 m,粗糙度为 0.05 mm。管道采用法兰连接,安装有闸阀1个,90肘管2个。环境温度为 20℃,传热系数为 20 W/(m2·K)。求:出口处蒸汽的压强、温度和含水率,以及管道的热损失各是多少?
Step1:输入组分
Step2:选择物性方法
Step3:构建流程图
Step4:输入物流参数
Step5:输入模块参数
管段参数设定:
传热规定设定:(这里将热通量(Include heat flux)中勾选去掉)
管件参数:
Step6:运行并查看结果
在Streams/PRODUCT/Results界面查看出口水蒸气情况:出口温度163.9℃,出口压力6.823bar,含水率0.006(1-汽相分率0.994)
在Blocks/PIPE/Results界面查看模块情况:管道热损失为18.2171kW
六、Pipeline
1.简介
Pipeline用来模拟多段不同直径或倾斜度的管段串联组成的管线。在计算压降和液体滞留量时,将多液相(如油相和水相)作为单一均匀的液相来处理。如果存在气-液流动,Pipeline可以计算液体滞留量和流动状态。
Pipeline假定流体的流动是一维、稳态且均匀的,即模拟时不考虑入口的影响,流动方向可以是水平的,也可以是有角度的,可以规定流体温度分布或通过热传递计算其温度分布。
2.连接方式
3.结构状态参数
4.连接状态参数
在弹出的管段数据(Segment data)对话框中逐段输入每一管段的长度、角度、直径、粗糙度,或者节点坐标(Node coordinates)、直径、粗糙度。
5.实例演练
流量为 100 m3/h,温度为 50 ℃,压强为5 bar的水流经Ф108×4mm的管线。管线首先向东延伸5 m,再向北 5 m,再向东 10 m,再向南 5 m,然后升高 10 m,再向东 5 m。管内壁粗糙度为 0.05 mm。
求:管线出口处的压强是多少?
Step1: 输入组分
Step2:选择物性方法
Step3:构建流程图
Step4:输入进料条件
Step5:输入模块参数
输入结构状态参数
闪蒸规定中的有效相态设为只有液相
输入连接状态参数
首先选定一个基准建立坐标系,然后按照管线走向定义每个管段的坐标。入口节点(Inlet node)定义为1,出口节点(Outlet node)定义为2,入口节点的节点参数X坐标值(Inlet node | X coordinate)、入口节点的节点参数Y坐标值(Inlet node | Y coordinate)
、入口节点的节点参数高度值(Inlet node | Elevation)分别规定为0、0、0,出口节点的节点参数X坐标值(Inlet node | X coordinate)、出口节点的节点参数Y坐标值(Inlet node | Y coordinate)、出口节点的节点参数高度值(Inletnode | Elevation)分别规定为5、0、0,管内壁粗糙度为0.05mm。(这里按照上北下南、左西右东的顺序,并且以东为X轴正方向、北为Y轴正方向)
依次设置其余五个管段的坐标
在定义“Streams”(流股)的时候,原本应该是想按照质量分数或者摩尔分数来设置的,但是没有将“Composition”里默认的“Mole Flow”改为“Mole-Frac”或者“Mass-Frac”。改过来就好了!
指泵的扬程(即泵的能量供应)与流量的关系曲线。
指泵的扬程(即泵的能量供应)与流量的关系曲线。
通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线质上心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式过实测求得。特性曲线包括量-扬程曲线-H流量-效率曲线-η流量-功率曲线-N流量-汽蚀余量曲线-PSH性能曲线作用是泵的任意的流量点可以在曲线上找出一组与其相对的扬程率率和汽蚀余量值一组参数称为工作状态称工况或工况点心泵最高效率点的工况称为最佳工况点佳工况点一般为设计工况点。一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。在实践选效率区间运行节能能保。证泵正常工作此了解泵的性能参数相当重要。
这一篇我会给大家介绍‘’大单元‘’之一 一一换热单元。换热器,顾名思义,是用来改变物体热力学状态的传热设备,比如实现给冷流体加热,给热流体冷却,以及使汽相冷凝、液相蒸发等等 。接下来将进行详细的介绍。
首先针对换热器单元模块做一个简单的介绍:
换热器Heater可以用于模拟计算单股或多股进料物流,使其变成某一特定温度、压力或相态下的单股物流;也可以通过设定条件来求解已知组成物流的热力学状态。
Heater可以进行以下类型的单相或多相计算:
I.求已知物流的泡点或者露点
II.求已知物流的过热或者过冷的匹配温度
III.计算物流达到某一状态所需热负荷
IV.模拟加热器(冷却器)或换热器的一侧
V.已知压降的阀
VI.无需知道功率的泵和压缩机
典型的Heater流程连接图
Heater 模型设定参数
Heater模型有两组模型设定参数:闪蒸规定与有效相态
注意:指定压力(Pressure),当指定值>0时,代表出口的绝对压力值;当指定值<=0时,代表出口相对于进口的压降。
Heater 的常用的几种闪蒸规定组合
接下来通过两个实例进行讲解:
Step1:打开软件,在Simulation界面建立如下的流程图
Step2:输入组分H2O
Step3:选择物性方法IAPWS-95
Step4:根据题目要求输入进料条件
Step5:根据题目要求输入模块参数
Step6:运行程序,并查看运行结果 ,从这里可以得出结论:锅炉的供热量(即热负荷)为3664.15kW。
注意:Net duty是净负荷,即不考虑损失的总负荷值;
Heat duty是实际的负荷,热负荷就是考虑热损失和其他损失的总负荷,即考虑了换热器效率之后的总负荷。
求解如下:
(1)求甲醇的出口温度和汽相分数
Step1:打开软件,在Simulation界面建立如下的流程图
Step2:输入组分 (把题中的两种物质都输入,避免待会重新输入)
Step3:选择物性方法RK-Soave,并查看二元交互作用参数
Step4:输入进料条件
Step5:输入模块参数 (负号表示压力降,有效相态使用系统默认的汽液两相)
Step6:运行之后,查看计算结果: 出口温度79.4898℃,汽化分率为0.893949
(2)求热水放出的热量
Step1:在原来的流程图上再添加一台换热器HOT
Step2:输入HOT换热器的进料条件
Step3:输入HOT换热器的模块参数
Step4:运行之后,查看计算结果 :热负荷为-1.415Gcal/h,负号表示的是热水放出的热量
(3)用HOT给COLD供热,求甲醇的出口温度
Step1:热流从HOT流向COLD,建立二者之间的热流联系,选择在Stream界面下的Heat箭头,将Material(物质)变成Heat(热),然后连接HOT与COLD
Step2:我们可以清楚的知道当两者建立热联系之后,COLD冷却器的热负荷应该由HOT提供,不应该由用户指定,此时我们可以看到Duty一栏是灰色的
Step3:重新运行,查看结果 :出口温度与第一问相同,而且我们可以看到热物流提供的热负荷与用户指定的热负荷完全相同
说明:这两股物流之间进行热交换,能量的转化率有一个限度,不可能热物流把热量全部给冷物流,而导致最终自己的温度比冷物流还低,最大的利用率可以通过夹点技术来进行分析,后面会推出关于这方面的文章,在这里不多加赘述。
换热器HeatX可以用于模拟两股物流逆流或者并流换热时的热交换过程,可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。HeatX主要有如下三种计算选项:
I.Shortcut:可进行简捷设计或者模拟,用较少的输入来模拟或设计一台换热器,不需要知道换热器的详细结构
II.Detailed:在知道换热器的详细结构的情况下,可进行详细的核算或模拟,但不能进行换热器设计
III.Rigorous:包括Shell&Tube(管壳式换热器计算)、AirCooled(空冷器计算)和Plate(板式换热器计算)选项,可进行严格的设计、核算或模拟
三者比较如下图:
下面针对这三种计算选项,分别给出介绍:
(1)Shortcut(简捷计算法)
Shortcut可以通过很少的信息输入,完成换热器的简单、快速的设计或核算,为用户提供决策进行参考。
Step1:打开软件,建立如下的流程图
Step2:进入Properties界面输入组分,选择物性方法RK-Soave,并查看二元交互作用参数
Step3:输入冷热物流进料条件
Step4:输入模块参数
运行程序,在ThermalResults/Summary页面查看结果 ,其中甲醇出口温度为79.4898℃,换热器热负荷为1.415Gcar/h,这个结果与用Heater模块算的结果完全一致,验证了其正确性。
在ThermalResults/ExchangerDetails页面查看换热面积为49.4926m2
(2)Detailed(详细计算法)
说明:这个功能在8.8及以后版本已不被使用,详细计算在8.8及以后版本全归到EDR里。
Detailed可以在知道换热器详细的几何结构的条件下,结合物流的流动情况,计算换热器的换热面积、传热系数、对数平均温差校正因子和压降等系数,进行换热器的详细核算或模拟。
Step1:接着上例的程序,将计算类型换为Detailed ,出现如下对话框,表示:Detailed选项不能用于设计,忽略吗?
选择Yes,页面出现红色标志,表示Detailed不能进行设计计算
这时候将运算类型设为Rating
Step2:设置模块参数,这一部分做起来比较复杂同时也比较繁琐,接下来我会详细说明这个部分。
接下来进入Geometry界面,设置换热器的几何结构参数,具体包括壳程(Shell)、管程(Tubes)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)。
在壳程(Shell)界面,用户可以根据具体情况规定以下参数:
壳程类型(TEMA shell type)
管程数(No. of tube passes)
换热器方位(Exchanger orientation)
密封条数(Number of sealing strip pairs)
管程流向(Direction of tubeside flow)
壳内径(Inside shell diameter)
壳/管束间隙(Shell to bundle clearance)
串联壳程数(Number of shells in series)
并联壳程数(Number of shells in parallel)
Step2(1):针对于本题,管程数为2,壳内径为850mm,壳/管束间隙为15mm
接下来进入管程(Tubes)界面,这里有三组参数可以设定:(每组参数中的具体内容则要根据具体问题来确定)
换热管类型(Select tube type)
换热管布置(Tube layout)
换热管尺寸(Tube size,实际尺寸Actual或公称尺寸Nominal)
Step2(2):本题中设置成光滑管(翅片管一般会具体说明,没说明默认为光滑管),换热管总数(Total number)为200根,排布方式(Pattern)为正方形,换热管材料(Material)采用碳钢,管长(Length)8m,管心距(Pitch)为30mm,内径(Inner diameter)为20mm,外径(Outer diameter)为25mm,其他均采用默认设置。
然后进入挡板(Baffles)界面,有两种挡板结构可供选择,分别是圆缺挡板(Segmental baffle)和折流杆(Rod baffle)。
Step2(3):本题设置为圆缺挡板,圆缺率(Baffle cut)为0.2,挡板间距(Baffle to baffle spacing)为300mm
最后输入管嘴(Nozzles)参数, 这里用户可输入以下参数:
壳程管嘴直径(Enter shellside nozzles diameters),包括进口管嘴直径(Inlet nozzle diameter)和出口管嘴直径(Outlet nozzle diameter);
管程管嘴直径(Enter tube sidenozzles diameters),包括进口管嘴直径(Inlet nozzle diameter)和出口管嘴直径(Outlet nozzle diameter)
Step2(4):本题设置壳程管嘴直径为150mm,管程管嘴直径为200mm
Step3:至此输入全部完成,运行程序,并查看结果
与简捷计算结果相比,两股物流换热后的状态以及换热器热负荷相差不大。
这里可以看出换热器面积与设计的有很大不同,从Percent over(under)design与设计(design)相比是-69.1788,而不是0,因而会有不同。
(3)Rigorous(严格计算法)
Rigorous实际上是调用EDR软件,非常严格地进行换热器的设计、模拟或核算。
Step1:计算类型选择Rigorous/Size Shell&Tube,指定热物流位置为壳程(Shell),运算类型选择Design, 热物流出口温度仍未100℃,而此时EDR options标签为红色,表明仍有项目没填
Step2:点击Next,进入EDR options界面,在Input/File页面输入”RIGOROUS .EDR“文件名(后缀必须是.EDR) ,表示用Shell&Tube进行换热器严格设计,其结果保存在上述文件中。
Step3:指定冷热物流出口压降
Step4:运行程序,即可得到设计结果。 从下第一个图中可以看出甲醇出口温度为79.8698℃,热负荷为1.41487Gcal/h,这与例3结果略有不同。在Exchanger Details中可以看到换热器面积为26.6m2,这与前面两个例子差距均很大。这里我需要解释一下为什么差距很大,简捷法计算的结果是按软件自身的传热系数计算的,计算的公式简化了许多参数,算的结果可能不准确,因而会有所不同;而在详细计算中由于加上了结构,导致了总传热系数的改变,因而换热面积会有很大不同,这就是严格计算法为何与前面两个例子差距很大的原因。
还可以从EDR Brower/Results/Results Summary/TEMA sheet界面查看换热器的详细结果,如下
(三)换热器MHeatX
换热器MHeatX可以用来模拟一个换热器有多股热物流和多股冷物流的传热情况,当然也适用于两股物流的换热器。换热器MHeatX可以保证总的能量平衡,但不考虑换热器的几何结构。
换热器MHeatX可以完成一个详细的严格的内部区域分析,以确定换热器中所有物流的内部夹点以及加热和冷却曲线。
不同的物流可有不同类型的规定。换热器MHeatX假设所有未作规定的物流均有相同的出口温度,其温度由总的能量衡算决定。
这里做到了解会用就行,不必深究,且在此我也不做例子的说明了。
以上就是换热器模拟单元的所有内容,希望藉由此篇帮助大家了解换热器的内容及其使用。前面有朋友跟我说,我的文章里文字叙述过多,不便于直观的学习,这一篇我用了大量的图表,希望能给大家一个更好地学习形式,谢谢大家的支持!
下篇预告:Aspen进阶篇4—流体输送单元模拟
双击Aspen Plus 8.4,打开如下界面
Open选项 :打开已保存的Aspen Plus文件,这里文件格式分为两种,一种是bkp文件,另一种是apw文件;
New选项 :新建一个模拟文件,点击new,出现如下界面:(常用的有通用米制单位和化工米制单位)
点击 Blank Simulation,建立一个空白的模拟文件 ,如下图:(即为Aspen Plus的初始界面)
从上图中可以看出 ,Aspen Plus主要分为三个界面,即为Properties界面(物性界面)、Simulation界面(模拟界面)、Energy Analysis界面(能量分析界面) (不常用,这里不多加赘述)。
下面首先介绍 Properties 界面,即所说的物性界面,这一部分是完成流程模拟设计的基础,主要包括以下几个方面:
(一)设置选项 :主要包括单位选择和输出报告设置(当进行一个过程模拟时,需要求某些物理量或者参数时,单位的选择是特别重要的,默用的是METCBAR,当然也可以选择其它的单位集或者自定义单位集;输出报告设置里有选择设置某些物理量是否显示的复选框,例如摩尔流率、质量流率和体积流率等,根据需要进行必要的设置);
(二)物质输入选项 :选择要进行模拟的物质(你要做一个流程模拟,物质的选择是基础,很常见的物质可以直接将化学式或分子式输到Component ID中,至于同分异构体和一些不太常见的物质,可以在find里查询,进行选择);
(三)物性方法选择选项 :选择正确且合理的物性方法是一个模拟成功的关键(正确的物性方法对于一个模拟如同明灯之于航船,方向正确是模拟成功的必要条件,比如液相物质就不能使用维里方程或者RK方程,液液不相容体系就不能使用Wilson方程,选择正确的热力学模型对模拟来说至关重要);
(四)物性集设置选项 :选择指定条件下的物性类型(如果想查看某个条件下纯物质或者混合物的热力学性质或者传递性质,常常需要自定义一个物性集,在分析界面规定条件,代入此物性集,系统会根据条件给出此情况下的物性数据);
(五)回归选项 :对数据进行你和分析(很多方程里的参数是难以从文献里查到的,甚至根本没有数据,此时根据实验测得的数据在软件中进行拟合,回归出所需的参数,以供使用);
(六)分析选项 :查询并得到所需的物性数据设置等(这个模块通常与物性集设置结合在一起使用,比如求混合物的热力学性质,此时设定条件,进而根据所设定的物性集运行,软件系统会根据混合规则及纯物质热力学性质按照混合规则进行运算,以表格形式给出结果);
(七)结果选项 :做回归以及分析的结果查询等(结果里显示系统运算得出的物性数据和一些状态信息等,便于查询与访问)。
这里对模拟界面做一个介绍,模拟界面建立在已有的物质以及已经选择好的物性方法的基础上,建立你的流程模拟图,并设定相应的模块参数,运行模拟,得到相应的数据。流程模拟图相当于你所构建的大厦的风格,是哥特式还是罗马式,并且还需确定“大厦结构风格的具体数据”模块参数。
这里简单介绍一下各种模块,以便大家有一个简单而又直接的认识,方便大家对模块的选择。在后面会对每个模块做逐个比较详细的介绍,这里只是作为一个“眼熟的图画“。
1)混合器/分离器(Mixer/Splitters) :用于处理多条流股的混合及分离问题,尤其当需要做循环物流的分析时,可以使循环物流与进料物流通过混合器混合,而分离器可以得到多股相同性质的物流,从而进行分析,可以通过比较确定最优路线或条件。
2)闪蒸器: 主要是用来处理汽液闪蒸的问题。
3)换热器: 主要用来处理换热的问题,个人觉得处理起来使用EDR更好。
4)塔设备: 塔器在后面会详细介绍,主要是处理精馏等问题,产物纯度较高,这里不多加赘述。
5)反应器: 通过不同的输入条件选择不同的反应器处理问题。
6)压力改变器: 这里主要是泵、阀、压缩机等器械的使用,对于管线系统也有着极其重要的应用。
以上六种为最常用的六种模块,对于流程模拟的实现具有重要意义,因此正确掌握要使用的模块以及设定好模块的工作参数是极其重要的,通过这些单元模块的组合几乎可以完成绝大部分化工流程的模拟工作。
谨以此篇让大家对Aspen Plus的使用有个良好的入门认识,后面会有更详细的介绍,敬请期待哦!
下篇预告:Aspen入门篇3—Aspen Plus物性方法选择及物性估算(上)
其实Aspen预设已经计算到小数点后5位(量)及小数点后8位(分率),你觉得位数太少可能是因为你用预设的"GEN_M"来看模拟结果,换成FULL就会看到比较多的位数了,但是其结果的位数都是一样的,你把结果都贴到EXCEL看就知道。至于精度的问题,是要由"tolerance"来决定,预设为0.0001,可以在convergence里找到,可对全体flow设定,各个block也有自己的tolerance可以设定,tolerance越高越精确,但是越难收敛!
2、过滤(用只能透过水而不能透过酒精的膜)
3、如果酒精浓度已经较高含水较少而且要求浓度接近100%,可以加入生石灰(或者类似物)充分搅拌,放置一定时间后蒸出