- •Термодинамика в ХАЙСИС
- •1 Компоненты
- •1.1 Введение
- •1.2 Окно Список компонентов
- •2 Пакет свойств
- •2.1 Введение
- •2.2 Закладка Пакеты свойств
- •2.3 Добавление пакета свойств
- •2.4 Специализированное окно Пакет свойств
- •2.4.1 Закладка Термодинамический пакет
- •2.4.2 Закладка Параметры
- •2.4.3 Закладка Бинарные коэффициенты
- •2.4.5 Закладка Порядок фаз
- •2.4.6 Закладка Реакции
- •2.4.7 Закладка Табличный пакет
- •2.4.8 Закладка Примечания
- •2.5 Окно Пакет свойств с ComThermo
- •2.6 Литература
- •3 Гипотетические компоненты
- •3.1 Введение
- •3.2 Диспетчер гипотетических компонент
- •3.3 Добавление гипотетического компонента
- •3.3.1 Создание этанола
- •3.3.2 Сравнение библиотечного и гипотетического компонентов
- •3.4 Создание группы гипотетических компонент
- •3.4.1 Окно Гипотетические компоненты
- •3.4.2 Задание основной информации
- •3.4.3 Структура UNIFAC
- •3.5 Окно гипотетического компонента
- •3.5.1 Закладка идентификации (ID)
- •3.5.2 Закладка Критические свойства
- •3.5.3 Закладка Дополнительные свойства
- •3.5.4 Закладка Свойства, зависящие от температуры
- •3.6 Твердый гипотетический компонент
- •3.6.1 Закладка идентификации (ID)
- •3.6.3 Закладка Дополнительные свойства
- •3.6.4 Закладка Свойства, зависящие от температуры
- •3.6.5 Закладка PSD
- •3.7 Копирование библиотечных компонент
- •3.8 Управление гипотетическими компонентами
- •3.8.1 Просмотр группы
- •3.8.2 Перемещение компонент
- •3.9 Литература
- •4 Диспетчер нефтяных смесей
- •4.1 Введение
- •4.2 Нефтяной пакет
- •4.2.1 Лабораторные данные
- •4.2.2 Стандартные методы разгонки
- •4.2.3 Единицы измерения
- •4.2.4 Физические свойства
- •4.2.5 Способы задания свойств
- •4.2.6 Поправки лабораторных данных
- •4.2.7 Корреляции по умолчанию
- •4.3 Процедура характеризации нефтяных смесей
- •4.3.1 Введение
- •4.3.2 Первый шаг - Ввод данных
- •4.3.3 Второй шаг - Создание псевдокомпонентов
- •4.3.4 Третий шаг - Инсталляция нефтяного потока
- •4.3.5 Пользовательское свойство
- •4.3.6 Корреляции
- •4.4 Окно Характеризация нефти
- •4.5 Ввод экспериментальных данных
- •4.5.1 Закладка Исходные данные
- •4.5.2 Закладка Параметры по умолчанию
- •4.5.3 Закладка Рабочие кривые
- •4.5.4 Закладка График
- •4.5.5 Закладка Методы расчета
- •4.5.6 Закладка Пользовательские кривые
- •4.5.7 Закладка Заметки
- •4.6 Создание псевдокомпонентов
- •4.6.1 Закладка Данные
- •4.6.2 Закладка Корреляции
- •4.6.3 Закладка Таблицы
- •4.6.4 Закладка Графики свойств
- •4.6.5 Закладка Графики распределений
- •4.6.6 Закладка Композитные графики
- •4.6.7 Закладка Подшивка графиков
- •4.6.8 Закладка Примечания
- •4.7 Пользовательское свойство
- •Закладка Пользовательское свойство
- •Окно Пользовательское свойство
- •4.8 Корреляции и инсталляция
- •4.8.1 Закладка Корреляции
- •4.8.2 Окно Корреляции
- •4.8.3 Закладка Примечания
- •4.8.4 Закладка Инсталляция
- •4.9 Пример - характеризация нефти
- •4.9.1 Начало работы
- •4.9.2 Шаг 1 - Задание экспериментальных данных
- •4.9.3 Шаг 2 - Разбивка на псевдокомпоненты
- •4.9.4 Шаг 3 - Инсталляция смеси в схему
- •4.9.5 Связанный пакет свойств
- •4.10 Пример 2 - Кривая распределения серы
- •4.10.1 Пакет свойств
- •4.10.2 Добавление Пользовательского свойства
- •4.10.3 Ввод данных
- •4.10.4 Разбивка на псевдокомпоненты
- •4.10.5 Результаты
- •4.11 Литература
- •5 Диспетчер реакций
- •5.1 Введение
- •5.2 Компоненты реакций
- •5.2.1 Выбор компонентов из Диспетчера базиса
- •5.2.2 Выбор компонентов внутри Диспетчера реакций
- •5.2.3 Компоненты библиотечных реакций
- •5.3 Реакции
- •5.3.1 Работа с реакциями
- •5.3.2 Конверсионные реакции
- •5.3.3 Равновесные реакции
- •5.3.4 Кинетические реакции
- •5.3.5 Гетерогенная каталитическая реакция
- •5.3.6 Простая реакция
- •5.4 Наборы реакций
- •5.4.1 Работа с наборами реакций
- •5.4.2 Окно Набор реакций
- •5.4.3 Экспорт/Импорт наборов реакций
- •5.4.4 Добавление набора реакций к пакету свойств
- •5.4.5 Доступ к реакциям из расчета
- •5.5 Обобщенная процедура
- •5.6 Демонстрационный пример
- •5.6.1 Добавление компонент
- •5.6.2 Создание реакции
- •5.6.3 Добавление реакции в набор реакций
- •5.6.4 Связывание набора реакций с Пакетом свойств
- •6.1 Введение
- •6.2 Закладка Отображение
- •6.2.1 Отображение компонентов
- •6.2.2 Коллекции
- •6.2.3 Отображения для коллекций
- •6.3 Окно Отображение компонентов
- •7.1 Введение
- •7.2 Закладка Пользовательское свойство
- •7.2.1 Добавление пользовательского свойства
- •7.3 Окно Пользовательское свойство
- •7.3.1 Закладка Данные
- •7.3.2 Закладка Примечания
- •Б.1 Введение
- •Б.2 Методика характеризации
- •Б.2.1 Построение рабочих кривых
- •Б.2.2 Анализ газовой части
- •Б.2.3 Автоматический расчет газовой части
- •Б.2.4 Разбивка кривой ИТК на псевдокомпоненты
- •Б.2.5 Графическое определение свойств компонентов
- •Б.2.7 Корреляции
- •Б.3 Литература
- •Г.1 Введение
- •Г.2 Упругость паров чистых компонент
- •Г.3 Правила смешения
- •Г.3.1 Правила смешения TST
- •Г.3.2 Правила смешения CEOS/AE при нулевом давлении
- •Г.3.3 Модель жидкости GE
- •Г.4 Расчет фазового равновесия
- •Г.5 Расчет энтальпии и энтропии
- •Г.6 Литература
2 - 16 |
Пакет свойств |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объект |
Описание |
|
|
|
Не совместимы |
В этой групповой рамке перечислены компоненты, |
|
|
|
|
несовместимы с термодинамическим пакетом. |
|
|
|
Выбираемый |
В этом поле показывается термодинамический пакет, с которым |
|
|
|
пакет |
перечисленные компоненты несовместимы. |
|
|
|
|
Поле снабжено падающем списком, содержащим все |
|
|
|
|
имеющиеся термодинамические пакеты. Поэтому выбрать |
|
|
|
|
другой термодинамический пакет можно здесь, не возвращаясь |
|
|
|
|
в окно Пакет свойств. |
|
|
|
ОК |
Принять выбираемый пакет с соответствующими действиями |
|
|
|
|
(т.е. с удалением несовестимых компонент). |
|
|
|
Закрыть |
Сохранить текущий термодинамический пакет. |
|
2.4.2Закладка Параметры
Информация, которая приводится на закладке Параметры, определяется выбранным термодинамическим пакетом. В некоторых пакетах на этой закладке вообще нет информации, другие пакеты требуют ввода дополнительных данных. Термодинамические пакеты, для которых выводится информация на закладке Параметры, перечислены в этом разделе.
Если параметр рассчитывается системой ХАЙСИС, он выводится красным цветом, позволяя пользователю при необходимости ввести свое собственное значение.
GCEOS (Обобщенное кубическое уравнение состояния)
Обобщенное кубическое уравнение состояния (GCEOS) представляет собой альтернативу стандартным уравнениям состояния. Оно позволяет определить и задать собственное кубическое уравнение.
Чтобы понять, как задаются параметры обобщенного кубического уравнения состояния, рассмотрим форму этого уравнения:
P = |
RT |
- |
|
a( T ) |
(2.3) |
|
v -b |
v2 + ubv + wb2 |
|
||||
или |
|
|
|
|
|
|
Z 3 +C1 Z 2 |
+ C2 Z + C3 = 0 |
(2.4) |
Пакет свойств 2 - 17
где:
C1 = Bu - B - 1
C2 = B2 w - B2 u - Bu + A C3 = -(B3 w + B2 w + AB)
|
Z = |
|
Pv |
|
|
|
||||
|
|
RT |
|
|
||||||
|
A = |
|
amix P |
|
|
|
||||
|
|
R2 T 2 |
|
|
||||||
|
B = |
bmix P |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
RT |
|
|
|||
amix = ∑∑xi x j ai (T)a j (T) × MRij |
|
|||||||||
bmix = ∑xibi |
|
|
||||||||
ai (T) = acα |
|
|
||||||||
|
|
|
|
3 + (u − w)ξ2 |
|
|
||||
a |
|
= |
|
|
|
|
|
|
+ uξ RT V |
|
|
|
|
3 + (u −1)ξ |
|||||||
|
c |
|
|
|
c c |
|||||
bi |
= ξVc |
|
|
[u(w + u) − w]ξ3 + 3(w + u)ξ2 + 3ξ −1 = 0
MRij −правило смешения
(2.5)
(2.6)
(2.7)
(2.8)
(2.9)
(2.10)
(2.11)
(2.12)
(2.13)
(2.14)
Чтобы рассчитать значения ac и bi , необходимо определить ξ, решив кубическое уравнение 2.12.
В уравнение 2.9 входит член α.
α(T) = [1+κ(1−TR0.5 )]2 |
(2.15) |
В уравнение, определяющее α, входит параметр κ, который представляет собой полином с шестью параметрами: κ0, κ1, κ2, κ3, κ4 и κ5. Параметр κ0 также представляет собой полином с 4 параметрами (A, B, C и D).
κ = κ0 +[κ1 + (κ2 −κ3TR )(1 −TRκ4 )]×(1+TR0.5 )(0.7 − TR ) × T κ5 |
(2.16) |
κ0 = A + Bω +Cω2 + Dω3 |
(2.17) |
На закладке Параметры имеются три групповых рамки: GCEOS:
Параметры чистых компонентов, Параметры и Исходное уравнение.
2 - 18 Пакет свойств
Параметры чистых компонентов
В этой групповой рамке задаются параметры κ0-κ5 для определения α.
Чтобы задать параметр κ0, убедитесь, что нажата селективная кнопка kapa0 и закладка выглядит так, как показано на рисунке. В рамке имеется таблица для задания четырех параметров уравнения 2.15 (A, B, C и D) для каждого компонента пакета свойств.
Чтобы задать оставшиеся параметры (κ1-κ5), нажмите селективную кнопку kapa1-5. В групповой рамке появится новая таблица.
В этой таблице задаются значения κ для каждого компонента пакета свойств.
Преобразование объемов
Обобщенное кубическое уравнение состояния (GCEOS) позволяет осуществлять преобразование объемов для получения более точного объема жидкости с помощью кубического уравнения состояния. Преобразование осуществляется путем внесения поправки по оси объемов. В результате этого, объем жидкости рассчитывается более точно без изменения расчетов парожидкостного равновесия. В математической форме преобразование может быть представлено в следующем виде:
~ |
n |
|
|
= v −∑xi ci |
(2.18) |
||
v |
i=1
Пакет свойств 2 - 19
~ |
n |
|
|
= b −∑xi ci |
(2.19) |
||
b |
i=1
где |
~ |
- преобразованный объем |
v |
||
|
~ |
- преобразованный параметр кубического уравнения состояния |
|
b |
ci - преобразованный объем чистого компонента
xi - мольная доля i-ого компонента в жидкой фазе
Вприведенных выше уравнениях 2.6, 2.7 и 2.8 вместо параметров b и v
~ |
и |
~ |
). |
используются соответствующие приведенные параметры ( b |
v |
Чтобы задать значения поправки для чистых компонентов сi, нажмите селективную кнопку Преобразование объемов. Закладка будет выглядеть, как показано на рисунке:
ХАЙСИС рассчитывает величину поправки только для тех компонентов, для которых она не задана пользователем. Если Вы задали поправку, а затем хотите ее рассчитать, установите курсор в соответствующую ячейку таблицы, сотрите заданное значение и нажмите кнопку
Рассчитать.
Теперь в групповой рамке Параметры чистых компонент появилась таблица, в которой задаются поправки к объему для всех выбранных компонент. Первоначально таблица пустая. Задайте собственные значения поправки или нажмите кнопку Рассчитать, чтобы эти значения рассчитала ХАЙСИС. Расчет ci производится таким образом, чтобы объем жидкости при нормальной температуре кипения совпадал с объемом жидкости, полученным с помощью независимого метода (COSTALD).
Параметры
В групповой рамке Параметры Вы можете задать значения параметров u и w, которые используются в уравнениях 2.3 и 2.15. В таблице приводятся значения u и w для некоторых общих уравнений состояния.
Уравнение |
u |
w |
состояния |
|
|
Ван дер Ваальса |
0 |
0 |
Редлиха-Квонга |
1 |
0 |
Пенга-Робинсона |
2 |
-1 |
В групповой рамке Параметры имеется линейка статуса, которая поясняет состояние уравнения. Возможны два варианта:
Сообщение |
Описание |
|
|
Это сообщение появляется, если параметрам u и w |
|
|
назначены неразумные значения. |
|
|
Это сообщение появляется, если заданы разумные значения |
|
|
u и w. |
2 - 20 Пакет свойств
Исходное уравнение
В этой групповой рамке имеется падающее меню, которое позволяет Вам инициализировать обобщенное уравнение состояния теми параметрами, которые приняты в выбранном кубическом уравнении состояния.
Имеется четыре варианта:
•Уравнение Ван дер Ваальса (van der Waals)
•Уравнение Соава-Редлиха-Квонга (SRK)
•Уравнение Пенга-Робинсона (PR)
•Уравнение Пенга-Робинсона-Стрижека-Вера (PRSV)
Kabadi Danner
Термодинамический пакет Кабади-Даннера использует групповые параметры, которые рассчитываются программой ХАЙСИС. Расчет проводится с помощью метода Тью.
PRSV
Уравнение Пенга-Робинсона-Стрижек-Вера использует эмпирический коэффициент Каппа для аппроксимации упругости паров чистых компонент.
Zudkevich Joffee
В пакете Зудкевича-Йоффе используются нулевые параметры b. ХАЙСИС устанавливает параметры b равными 0.
Chien Null
Модель Чьен-Нал обеспечивает взаимосогласованную схему расчета, при которой различные модели активности могут быть применены к различным бинарным парам. На закладке Параметры задается, какая из моделей активности должна использоваться для каждой пары компонентов. Также там задается дополнительная информация о чистых компонентах, которая требуется данной модели.
На закладке имеются две групповые рамки: Параметры компонентов для Чьен-Налл и Бинарные параметры для Чьен-Налл.
Пакет свойств 2 - 21
Параметры компонентов для Чьен-Налл
Для каждого компонента выводится растворимость и мольный объем. Для гипотетических компонентов выводятся значения, рассчитанные системой.
Параметр мольный объем используется той частью уравнения ЧьенНалла, которая работает со «стандартной» моделью активности, то есть с той моделью активности, которая выбрана для данной пары компонентов (смотри следующий раздел).
Бинарные параметры для Чьен-Налл
В матрице перечислены все компоненты, имеющиеся в задаче, включая гипотетические. В зависимости от того, какая селективная кнопка нажата (Модели активности жидкости или Вириальные коэффициенты), осуществляется выбор моделей активности для расчета жидкой фазы или задание вириальных коэффициентов.
Первоначально в матрице указываются методы, которые ХАЙСИС выбирает для каждой бинарной пары. Вы можете выбрать другую модель - установите курсор на нужную ячейку и откройте падающий список линейки редактирования. Если выбранные компоненты подчиняются закону Генри, ХАЙСИС выберет именно этот метод расчета, и Вы не сможете его изменить.
На приведенном выше рисунке ХАЙСИС выбрал NRTL для всех бинарных пар. Вы можете согласиться с этим выбором, или назначить для каждой пары свой метод расчета. Обратите внимание, что выбранный метод появляется в обоих полях, относящихся к данной паре компонентов.
В зависимости от типа компонентов данной пары ХАЙСИС может ограничить Ваш выбор.
Можно также просмотреть и/или отредактировать вириальные коэффициенты для каждой пары, нажав селективную кнопку Вириальные коэффициенты. Значения вириальных коэффициентов показываются, если на закладке Термодинамический пакет в качестве модели расчета паровой фазы было выбрано вириальное уравнение. Вы можете использовать значения, предлагаемые ХАЙСИС, или заменить их. Вириальные коэффициенты для чистых компонент приводятся по диагонали таблицы, а недиагональные элементы соответствуют бинарным вириальным коэффициентам.
В падающем списке линейки редактирования можно выбрать один из следующих методов:
Non Required (Не требуется)
Henry (Генри) VanLaar (Ван-Лаар) Margules (Маргулес) NRTL
Scatchard (Скатчард) Red Soln (Ред Сон) General (Обобщенный)
Wilson
Для каждого библиотечного компонента на экран выводится мольный объем. Выводятся также значения, рассчитанные для гипотетических компонент.
2 - 22 Пакет свойств
Chao Seader & Grayson Streed
Уравнения Чао-Сидера и Грейсона-Стрида также используют величину мольного объема. Значения растворимости, мольного объема и ацентрического фактора выводятся для библиотечных компонент. Выводятся также значения, рассчитанные для гипотетических компонент.
Antoine
ХАЙСИС использует шестичленное уравнение Антуана, коэффициент F фиксирован. Для библиотечных компонент выводятся значения максимальной и минимальной температуры и значения коэффициентов (от А до F). Для гипотетических компонент выводятся рассчитанные параметры.
Benedict-Webb-Rubin-Starling (BWRS)
В пакете Benedict-Webb-Rubin-Starling (BWRS) используются 11
параметров чистых компонент:
Параметры пакета Benedict-Webb-Rubin-Starling (BWRS)
• B0 |
• alpha |
• A0 |
• c |
• C0 |
• D0 |
• gamma |
• d |
• b |
• E0 |
• a |
|
В пакете сохранены эти параметры для 15 компонент. Для других компонент они автоматически рассчитываются программой с использованием Тс, Vc и ацентрического фактора. Значения получены из уравнения Хен-Стерлинга.