5 - 14 Логические операции

5.2Операция Баланс

Операция Баланс предназначена для выполнения различного рода тепловых и материальных балансов. Для операции должны быть заданы имена входных и выходных потоков Для Общего баланса (General) можно также задать соотношение между компонентами.

Как известно, программа ХАЙСИС допускает, чтобы потоки входили (или выходили) более, чем в одну операцию. Поэтому операцию Баланс можно использовать параллельно с другими операциями в тех случаях, когда возникает необходимость вычислить тепловые и материальные балансы. Операция проводит вычисления как по направлению потоков, так и против направления потоков. Например, она может вычислить расход входного потока, если заданы все необходимые для этого величины.

При установке операции Баланс в списке потоков, которые могут быть соединены с этой операцией, выводятся все потоки схемы, в частности и те, которые соединены с другими операциями. Это отличает операцию Баланс от других операций.

Имеется пять типов операции Баланс:

Тип	Описание
баланса
Мольный	Расчет баланса производится на основе мольных балансов
	компонент. Этот вариант можно использовать для проведения общего
	материального баланса схемы или, например, для передачи расхода
	и состава некоторого потока в другой поток.
Массовый	Вычисления проводятся только на основе массовых расходов.
	Типичный пример применения - вычисление балансов реакторов,
	стехиометрия реакций которых неизвестна, но известны составы всех
	входных и выходных потоков.
Тепловой	Проводится общий тепловой баланс количества тепла.
Мольный и	Рассчитывается общий баланс сохранения тепла и мольных расходов.
тепловой	Обычное применение - проверка выполнения теплового баланса для
	операций и потоков, находящихся внутри некоторой контрольной
	поверхности, или вычисление какой-либо неизвестной величины,
	например, расхода, исходя из уравнений баланса. Имейте в виду:
	большинство операций ХАЙСИС выполняют расчеты материальных и
	тепловых балансов всех потоков, входящих и выходящих из операции.
	Большинство операций в ХАЙСИС проводят вычисление
	тепловых и материальных балансов, поскольку это составляет
	часть их модели расчета.
Общий	Решается система из n уравнений с n переменными. Система
	строится на основе информации о потоках, примыкающих к операции.
	Можно задать соотношение компонент в мольных, массовых или
	жидких объемных процентах.

5.2.1 Специализированное окно операции

Добавить операцию в расчет можно следующим образом:

1В меню Схема выполните команду Добавить операцию (F12). Откроется окно выбора операции.

2Среди Групп операций выберите Логические.

3Из списка имеющихся операций выберите Balance (Баланс).

Логические операции 5 - 15

4Нажмите кнопку Добавить. Откроется специализированное окно операции.

ИЛИ
1 В меню Схема выполните команду Касса объектов (F4).	Кнопка Баланс

2Дважды щелкните по иконке Баланс. Откроется специализированное окно операции

Для того, чтобы не рассчитывать операцию во время вычислений, поставьте флажок в поле Отключить. ХАЙСИС не будет рассчитывать операцию до тех пор, пока вы не уберете флажок.

Чтобы удалить операцию, нажмите кнопку Удалить. Кроме того можно щелкнуть по изображению операции в графическом экране PFD и нажать клавишу Delete.

5.2.2Закладка Соединения

Закладка Соединения выглядит одинаково для всех типов операции

Баланс.

Закладка Соединения состоит из двух страниц:

•Соединения

•Примечания

Подробнее см. Раздел

1.3.5 –

Закладка/страница Примечания.

5 - 16 Логические операции

Страница Соединения

На закладке Соединения необходимо задать следующую информацию:

•Имя - Задайте имя операции Баланс.

•Входные потоки – Присоедините к операции Баланс необходимые входные потоки.

•Выходные потоки - Присоедините необходимые выходные потоки к операции Баланс. Количество входных и выходных потоков не ограничено. Если все потоки не умещаются на экран, используйте линейку прокрутки.

5.2.3Закладка Параметры

На закладке Параметры имеется две групповые рамки:

•Тип баланса

•Список соотношений

В групповой рамке Тип баланса имеется набор селективных кнопок, с помощью которых выбирается один из вариантов:

•Мольный

•Массовый

•Тепловой

•Мольный и тепловой

•Массовый и тепловой

•Общий

Обратите внимание, что информация в группе Список соотношений задается только для общего баланса. Подробнее смотри раздел Общий баланс.

Логические операции 5 - 17

Мольный баланс

Эта операция проводит расчет общего мольного баланса по отношению к выбранным потокам. Энергетический баланс не рассчитывается. Эту операцию используют для вычисления материального баланса внутри некоторой контрольной поверхности или для передачи расхода и состава некоторого потока в другой поток.

•Нет необходимости задавать состав всех потоков.

•Вычисления могут проводиться как в направлении потоков, так и в обратном направлении. В частности ХАЙСИС может рассчитать мольный расход потока питания на основе известных выходных потоков, или наоборот.

•Эта операция не передает давление и температуру.

Массовый баланс

Эта операция рассчитывает общий массовый баланс. Обычно ее применяют для моделирования реакторов, для которых неизвестна стехиометрия протекающих реакций, но известны составы всех входных и выходных потоков. Если задать составы всех потоков и расходы всех потоков кроме одного, операция Массовый баланс рассчитает расход неизвестного потока. Таким образом, эту операцию применяют для расчета узлов алкилирования, гидрокрекинга и других нестехиометрических реакторов.

•Для всех потоков должны быть заданы составы.

•Расходы должны быть заданы для всех потоков кроме одного. ХАЙСИС рассчитает расход неизвестного потока на основе массового баланса.

•Энергетический, мольный и покомпонентный состав не соблюдаются.

•Операция не передает давление и температуру.

Тепловой баланс

Эта операция выполняет общий тепловой баланс для выбранных потоков. Ее можно использовать для расчета теплового баланса внутри некоторой контрольной поверхности в технологической схеме или для передачи энтальпии технологического потока в некоторый энергетический поток.

•Для всех потоков, соединенных с операцией, должны быть заданы составы и расходы. Количество тепла не будет передаваться потокам, для которых не заданы составы и расходы.

•Расчеты могут быть проведены как по направлению потоков, так и против них. ХАЙСИС может рассчитать количество тепла во входном потоке на основе количества тепла в выходных потоках, или наоборот.

•Эта операция не передает давление и температуру.

•С помощью этого баланса нельзя рассчитать теплосодержание материального потока.

Мольный и тепловой баланс

Эта операция рассчитывается общий баланс сохранения тепла и мольных расходов. Обычное применение - проверка выполнения теплового баланса для операций и потоков, находящихся внутри некоторой контрольной поверхности, или вычисление какой-либо неизвестной величины, например, расхода, исходя из уравнений баланса.

Пока Вы задаете новые потоки или соотношения, в поле

Автоматический расчет не должно быть флажка. Когда вся информация задана, установите этот флажок, и операция начнет рассчитываться.

5 - 18 Логические операции

•Мольный и тепловой балансы рассчитываются независимо друг от друга.

•Операция рассчитывает ОДНУ неизвестную на основе общего энергетического баланса и ОДНУ неизвестную на основе общего материального баланса.

•Расчеты могут быть проведены как по направлению потоков, так и против них.

•Поскольку операция рассчитывается на основе мольных расходов,

еенельзя использовать совместно с операцией реактор, в котором происходит превращение химических компонент.

Массовый и тепловой баланс

Рассчитывается общий баланс сохранения тепла и массовых расходов.

•Составы задаются для всех потоков

•Расходы должны быть заданы для всех потоков кроме одного. Он будет рассчитан программой из массового баланса.

•Энтальпии должны быть заданы для всех потоков кроме одного. Она будет рассчитан программой из теплового баланса.

•Мольные расходы и химические превращения не учитываются.

Общий баланс

С помощью операции Общий баланс можно решать целый рад различных задач. Операция может решать систему из n уравнений с n неизвестными, причем уравнения и неизвестные относятся к потокам, соединенным с операцией. Операция является весьма мощной и гибкой. В качестве определяемых неизвестных величин могут фигурировать составы и расходы потоков, соединенных с операцией (как входные, так и выходные), можно также установить соотношение между компонентами, и найденное решение будет удовлетворять заданным соотношениям.

•Операция Общий баланс решает материальный и энергетический балансы независимо. В качестве входного или выходного потока можно задавать энергетические потоки.

•Операция рассчитывает неизвестные расходы или составы. Ей можно задавать соотношения между компонентами в одном из потоков.

•Соотношения могут задаваться в мольных, массовых или объемных жидких единицах.

Соотношения

Возможность задания соотношений является уникальным свойством операции Общий баланс. Соотношения задаются между двумя компонентами одного из потоков, соединенных с операцией. Можно задать соотношение сразу между несколькими компонентами (например, 1:2:1:1.5). Однако, каждое индивидуальное соотношение (1:2, 1:1, 1:1.5) использует одну степень свободы. Соотношения задаются в любых единицах, мольных, массовых или жидких объемных.

Логические операции 5 - 19

Задание соотношений

1На закладке Параметры отметьте селективную кнопку Общий.

2Станет доступной групповая рамка Список соотношений. Чтобы задать соотношения компонент нажмите кнопку Добавить.

3Для просмотра соотношения пометьте его курсором и нажмите кнопку Просмотр. Для того, чтобы удалить соотношение, нужно вначале вызвать его для просмотра, а затем нажать кнопку Удалить.

Окно соотношений

В этом окне нужно задать следующую информацию:

Поле	Описание
Имя отношения	Введите название соотношения.
Поток	Задайте название потока.
Тип	Задайте единицы, в которых задается соотношение: мольные,
	массовые или объемные жидкости.
Компонент/	Задайте относительные составы для двух или большего числа
Отношение	компонентов. В соответствии с этим будут рассчитаны и другие
	компоненты, поэтому нет необходимости (это также не дает
	никаких преимуществ) включать другие компоненты в таблицу.
	Соотношения должны быть положительными, допускаются
	нецелые значения для соотношений.

Количество неизвестных

Операция Общий баланс определяет максимальное число уравнений, а стало быть, и неизвестных, следующим способом (на забудьте, что материальный и энергетический балансы решаются независимо):

•Одно уравнение описывает общий мольный баланс.

•nc уравнений (где nc - число компонент) описывают мольные балансы по каждому компоненту.

•ns уравнений (где ns - число потоков) представляют собой уравнения нормирования составов индивидуальных компонентов в потоках (сумма долей всех компонентов равна 1).