آموزش ها مهندسی شیمی علم و دانش مهندسی شیمی

آموزش توامان نرم افزار Hysys و Aspen Plus _ گام سوم (بخش سوم):ترمودینامیک و Aspen plus

محمدرضا فرزان
نوشته شده توسط محمدرضا فرزان

برای مشاهده ی اهمیت انتخاب درست بسته ی نرم افزاری و کاربرد Aspen Plus در حل مسائل ترمودینامیکی ،به حل چند مثال می پردازیم و ضمن حل ، توضیحاتی را در مورد سایر قابلیت های این نرم افزار خواهیم داد.

حال که با فضای نرم افزاری HYSYS  و ارتباط آن با ترمودینامیک در بخش دوم از همین گام (آموزش توامان نرم افزار Hysys و Aspen plus-گام سوم ( بخش دوم):  ترمودینامیک و Hysys)بیشتر آشنا شدیم و مقدمات کار با آن را تا حدودی فرا گرفتیم وقت آن است که این مهم را در مورد ASPEN PLUS هم به اجرا درآوریم . برای این منظور سعی می کنیم با حل مثال ها ،با قابلیت های این نرم افزار بیشتر آشنا شویم. مثال های مطرح شده در بخش قبل را این بار با نرم افزار ASPEN PLUS حل می کنیم.

در مثال 1 ،قرار بود که فشار نقطه ی حباب مخلوطی از 1متانول و متیل استات را در شرایط دمای 45 درجه سانتی گراد و در وضعیتی که ترکیب درصد متاول در فاز مایع 0.25 است را بدست آوریم.همانطور که در فصل اول هم توضیح دادیم ،اولین گام اضافه کردن موادی است که قرار است در شبیه سازی شرکت کنند است.برای همین منظور همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است متیل استات و 1 متانول را با انتخاب پوشه ی COMPONENT و فشردن گزینه ی ADD به لیست اضافه می کنیم. گام دوم انتخاب بسته ی نرم افزاری مناسب است.که با انتخاب پوشه ی METHOD و برگزیدن NRTL به عنوان معادله ی اکتیویته ،مانند آن چه که در شکل زیر نشان داده شده است وارد محیط شبیه سازی می شویم.شکل زیر نشان دهنده ی محیط شبیه سازی است و همانطور که مشاهده می شود  با ایجاد یک جریان ماده ، گام سوم در شبیه سازی را بر می داریم و با دو بار کلیک کردن روی جریان مشخصات جریان را که در این جا دما و کسر مولی بخار است و همچنین ترکیب درصد اجزا است را وارد می کنیم که این مرحله در شکل زیر نشان داده شده است.

پس از وارد کردن مشخصات جریان ،با فشردن گزینه ی RUN منتظر می کانیم تا نرم افزار محاسبات را انجام دهد. و برای مشاهده ی نتایج وارد پوشه ی STREAM می شویم و با انتخاب جریان 1 ،و باز کردن پوشه ی RESULT می توانیم نتایج حاصل از محاسبه ، که مد نظر ما همان فشار حباب است را مشاهده کرد.این مرحله در شکل زیر نشان داده شده است.

برای مشاهده ی ترکیب درصد اجزا در فاز بخار ،و می توان از یک جداساز 2 فازی استفاده کرد و با وارد کردن خوراک به آن ، ترکیب اجزا در فاز های مایع و بخار را مشاهده کرد.همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود ، با وارد شدن به سربرگ SEPERATORS که در پایین صفحه قرار دارد یک جداساز 2 فازی را در صفحه ی شبیه سازی قرار داده و با ایجاد 2 جریان ماده ی دیگر ،جریان های خروجی از برج چه از بالا و چه از پایین را ایجاد می کنیم.پس از این که نام گذاری را انجام دادیم ، برای اتصال جریان ها به جداساز ،اگر جریان همانند جریان خوراک از نوع ورودی است ، با کلیک راست کردن بر روی جریان و انتخاب گزینه ی RECONNECT DISTINATION جریان را به جداساز متصل می کنیم .و اگر جریان از نوع خروجی از برج است مثل جریان LIQUID و یا VAPOR ،با کلیک راست کردن روی آن و انتخاب گزینه ی  RECONNECT SOURCE  اتصال انحام می شود. در گام بعدی با کلیک کردن روی جداساز ، شرایط دمایی و فشاری را در برج اعمال می کنیم.این مرحله در شکل  زیر قابل مشاهده است.در این جا کار شبیه سازی خاتمه می یابد و با فشردن گزینه ی RUN منتظر می مانیم که محاسبات انجام شود. با وارد شدن به پوشه ی STREAM و سپس انتخاب جریان VAPOR که قرار است ترکیب درصد اجزا در آن را مورد بررسی قرار داد ، می توان نتایج را مشاهده کرد.در شکل زیر نتایج حاصل قابل مشاهده است.

حال اگر بخواهیم تاثیر انتخاب بسته ی نرم افزاری مناسب را مورد تحقیق قرار دهیم می توانیم با ورود به پوشه ی METHODS و انتخاب معادله ی UNIQUAC و فشردن کلید RUN ، نتایج جدید را مشاهده می کنیم. این 2 مرحله در شکل های زیر نشان داده شده اند.

برای بررسی نقطه ی آزئوتروپ چه از نظر تشکیل شدن و یا نشدن آن ،و چه از نظر شرایط دما و فشاری آن ،می توان از نمودار T-xy استفاده کرد.برای این بررسی می توان بخش PROPERTIES با فشردن گزینه ی ANALYSYS  که در گوشه ی سمت راست در بالای صفحه قرار گرفته با انتخاب گزینه ی BINARY و سپس انتخاب گزینه ی T-xy ،وارد پنجره ای به مانند شکل زیر شده و با وارد کردن اطلاعات مرد نیاز برای رسم نمودار ، فرایند رسم را کامل کرده و نتایج حاصل از آن را مشاهده کرد.در شکلزیر مشاهده می شود که آزئوتروپ وجود دارد.و برای بررسی داده های عددی نمودار ، با وارد شدن به پوشه ی ANALYSYS و پس از آن وارد شدن به پوشه ی  INPUT  می توان نمودار  و با وارد شدن به پوشه ی RESULT می توان داده های عددی را مشاهده کرد. شکل 59 داده های عددی بدست آمده را نشان می دهد.

در مثال 2 که نمونه ای از فرایند FLASH  می توان محاسبات طولانی و چند مرحله ای FLASH را با یک شبیه سازی ساده انجام داد.اگر به مثال 2 دقت کنید ،با دادن دما و فشار  م ترکیب درصد اجزا یی که قرار است در شبیه سازی وارد شوند داده شده است بنابراین همانند آن چه که در مثال های قبلی توضیح داده شد ، این گام ها را یک به یک بر می داریم. مرحله ی اول که اضافه کردن اجزا با وارد شدن به پوشه ی COMPONENTS که در شکل زیر نشان داده شده است. مرحله ی دوم امتخاب بسته ی نرم افزاری مناسب است که با وارد شدن به پوشه ی METHODS انجام می گیرد و در شکل زیر نشان داده شده است. مرحله ی سوم شبیه سازی فرایند و ایجاد جریان ها و جداساز و اتصال آن ها به یکدیگر است که توضیح کامل چگ.نگی انجام آن در مثال قبل شرح داده شد.این مرحله در شکل زیر نشان داده شده است.در مرحله ی بعد با باز کردن جداساز ، و اعمال شرایط دمایی و فشاری ،و همچنین باز کردن جریان ورودی و وارد کردن شرایط دمایی و فشاری و ترکیب درصد اجزا ، مراحل شبیه سازی کامل می شود.این مرحله در شکل های زیر نشان داده شده است.نکته ای که باید به آن دقت کرد هم دما بودن جریان خوراک ورودی و جداساز است. شرایطی که هم دما باشند را در مثال هایی که در فصول بعدی آمده مورد بررسی قرار می دهیم.

پس از این که مراحل شبیه سای کامل شد ،با RUN گرفتن از شبیه سازی به بررسی نتایج حاصل می پردازیم. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ؛ با وارد شدن به پوشه ی نتایج می توان نتایج حاصل را مورد بررسی قرار داد.

شاید یک از کاربرد های بسیار مهم نرم افزار های شبیه سازی تاثیری است که پارامتر های مختلف روی یکدیگر می گذارند. و با بررسی آن ها می توان بهینه ترین حالت برای کارکرد آن ها را فراهم کرد. به عنوان نمونه اگر به مثال 2 دقت کنید قرار است دمایی را بدست آوریم که درصد جزئی پروپان در فاز مایع 7 درصد باشد. برای این منظور در نرم افزار ASPEN PLUS ، از گزینه ای تحت عنوان SENSIVITY استفاده می کنیم.این گزینه را در قسمت بالای نرم افزار می توانید جستجو کنید. با فشردن آن وارد پنجره ای به شکل تصویر زیر می شویم.و با فشردن گزینه ی NEW وارد پنجره ای به مانند شکلزیر می شویم.در شکلزیراطلاعات مربوط به متغیر وابسته که در این جا دما است را وارد می کنیم.دقت کنید که می خواهیم بدانیم دما درون  جداساز چگونه باید تغییر کند. اگر به پنجره ی VALUES FOR VARIED VARIABLE دقت کنید مشاهد می کنید که گزینه ی OVERALL RANGE خالی است. با کلیک کردن بر روی آن و تعریف حد بالا و حد پایین و گام تغییرات متغیر مستقل ، کار در مرحله ی تعریف متغیر مستقل به پایان می رسد.پس از وارد کردن اطلاعات مشاهده می شود که سر برگ VARY را مورد تایید قرار می دهد.حال باید اطلاعات مربوط به  متغییر وابسته را وارد کنیم.در این مرحله دقت به این موضوع ضروری است که پس از فشردن گزینه ی DEFINE ، از ما می خواهد که یک نام انتخاب کنیم.این نام را با حروف بزرگ و به صورت معنی دار انتخاب کنید تا در مرحله ی بعد که قرار است آن را باز یابی کنیم ، با مشکل مواجه نشویم.به عنوان مثال برای تعریف متغییر وابسته نام MPL را انتخاب می کنیم. و همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود با وارد کردن سایر اطلاعات  ، تعریف متغیر وابسته که در این جا ترکیب درصد پروپان در فاز مایع است پایان می یابد و مورد تایید نرم افزار قرار می گیرد. گام مهم بعدی وارد شدن به سربرگ TABULATE است .اگر به شکل زیر که نشان دهنده ی این پنجره است دقت کنیم ،می بینیم که یک ستون را باید به آن اختصاص دهیم که ما ستون 1 را برای آن بر می گزینیم و در قسمت TABULATED VARIABLE OR EXPRESSION نامی که برای متغیر وابسته انتخاب کردیم را وارد می کنیم.درستی این مرحله حتما باید توسط نرم افزار مورد تایید قرار کیرد. توجه داشته باشید که اگر بیش از یک متغیر وابسته داشتیم همانند آنجه که برای متغییر MPL گفته شد را برای متغییر جدید گام به گام اجرا می کنیم و در مرحله ی TABULATE ، ستونی با شماره ی 2 را به این متغیر جدید اختصاص می دهیم. حال که مراحل پاین گرفت. با فشردن کلید RUN منتظر اعلام نتایج می شویم.که می توان نتایج حاصل را در پوشه ی SENSIVITY و سپس پوشه ی RESULT جستجو کر و اثر تغییرات دما را روی ترکیب درصد پروپان ، به صورت داده های عددی مشاهده کرد.این مرحله در شکل زیر قابل مشاهده است.

درباره نویسنده

محمدرضا فرزان

محمدرضا فرزان

درج دیدگاه