Генерация бинарных и тернарных фазовых диаграмм для проверки термодинамики

Вот перевод и адаптация исходного текста статьи на русский язык. Текст сделан развернутым, профессиональным, с сохранением всех цифр, дат, имен и технических деталей.

---

Генерация бинарных и тройных фазовых диаграмм в программном обеспечении Aspen IC

Добрый день, уважаемые коллеги! Добро пожаловать на сегодняшнюю лекцию. В рамках этого занятия я расскажу вам, как строить бинарные и тройные фазовые диаграммы с использованием программного обеспечения Aspen IC. Прежде чем мы начнем, я хотел бы попросить вас подписаться на этот канал, если вы еще этого не сделали, чтобы получать уведомления о новых видео в будущем.

Перед тем как перейти непосредственно к моделированию, давайте кратко определим, что такое бинарные и тройные диаграммы. Бинарные и тройные диаграммы — это фазовые диаграммы, которые показывают взаимосвязь между веществами и их смесями при заданных температурах и давлениях.

Начнем с построения бинарных диаграмм. Бинарные диаграммы строятся для смесей, состоящих только из двух веществ. В нашем случае мы будем работать со смесью бензола (Benzene) и толуола (Toluene), которые уже добавлены в список компонентов. Если вы смотрите это видео, первым шагом будет добавление бензола и толуола в список компонентов вашего проекта. Далее, в качестве пакета свойств (Fluid Package) мы используем уравнение состояния Пенга-Робинсона (Peng-Robinson). Итак, добавляем компоненты, затем выбираем пакет свойств — Пенг-Робинсон, после чего переходим в среду моделирования (Simulation Environment).

В среде моделирования мы будем использовать блоки равновесия (Equilibrium Units) из палитры моделей (Model Palette). Эти блоки можно найти, прокрутив палитру вниз. Перетащите нужный блок на технологическую схему (Flow Sheet) и дважды щелкните по нему, чтобы начать задавать спецификации.

В блоке равновесия доступны следующие опции: для бинарных систем — это построение диаграмм xy (зависимость состава пара от состава жидкости), txy (температура — состав) или pxy (давление — состав). Вы можете выбрать, какой именно тип диаграммы вы хотите построить, а затем задать условия.

Начнем с диаграммы xy. После выбора типа диаграммы нужно добавить компоненты в нужном порядке. Для xy-диаграммы вы можете задать либо температуру, либо давление. Сначала я задам давление 1 атм. После указания давления нажимаем на кнопку Plot (Построить) — и диаграмма строится. Затем я могу попробовать задать температуру, например, 40 °C, вместо давления. Нажимаем Update (Обновить) — и мы также получаем xy-диаграмму, построенную на основе заданной температуры смеси. Для xy-диаграммы это работает.

Вы также можете просмотреть численные значения, которые были рассчитаны Aspen для построения графика, воспользовавшись вкладкой View Table (Просмотр таблицы). Давайте перейдем к txy-диаграммам. Для построения txy-диаграммы обязательно нужно задать давление. Например, используем давление 3 бар. Указываем давление, нажимаем Plot — диаграмма готова. На ней отображается мольная доля (от 0 до 1), а также температуры точки пузырька (bubble point) и точки росы (dew point) для каждой мольной доли. Обычно диапазон мольной доли — от 0 до 1. График показывает температуры пузырька и росы при каждом значении состава.

Теперь рассмотрим pxy-диаграмму. Для нее требуется задать температуру. Для примера возьмем температуру 40 °C. Нажимаем Plot — диаграмма строится. В этом случае таблица значений будет содержать мольную долю, а также точки пузырька и росы, но уже в зависимости от давления (поскольку температура была задана). Таким образом, pxy-диаграмма генерирует таблицу относительно давления.

На этом основные моменты построения бинарных диаграмм завершены. На графике синяя кривая — это линия точки пузырька, красная кривая — линия точки росы.

Теперь перейдем к построению тройных диаграмм (Ternary plots). Для них мы будем использовать другой набор компонентов. В нашем случае смесь состоит из трех веществ: ацетон (Acetone), вода (Water) и 1,1,2-трихлорэтилен (1,1,2-Trichloroethylene). Все три компонента уже добавлены в список компонентов. Для пакета свойств мы будем использовать уравнение Антуана (Antoine). Переходим в среду моделирования и снова используем блок равновесия. В этом блоке переходим в раздел Ternary (тройные системы). В разделе Ternary доступны подразделы LLE (равновесие жидкость-жидкость) и VLE (равновесие жидкость-пар). Выбор типа диаграммы зависит от компонентов вашей смеси. В данном случае все вещества в смеси находятся в жидкой фазе, поэтому мы будем использовать LLE.

В окне LLE добавляем все три компонента. Для тройных диаграмм необходимо указать как температуру, так и давление (в отличие от pxy и txy, где достаточно одного параметра). Я задам следующие условия: давление 300 кПа (хотя предварительно упоминалось 200 кПа, остановимся на 300 кПа) и температуру 40 °C. После задания параметров нажимаем кнопку построения — и получаем тройную диаграмму для смеси ацетон-вода-1,1,2-трихлорэтилен при 300 кПа и 40 °C. Вы можете развернуть окно для лучшего обзора, а также просмотреть таблицу данных, сгенерированную Aspen на основе заданных условий. В таблице приведены все точки, использованные для построения диаграммы.

Если вы хотите построить диаграмму пар-жидкость (VLE), вы можете выбрать соответствующий подраздел, но в рамках данного урока мы это рассматривать не будем. Вы можете попробовать самостоятельно.

На этом сегодняшняя лекция завершена. Если у вас есть вопросы или комментарии, оставляйте их в разделе комментариев. Спасибо за внимание и хорошего дня!

Источник

Источник

Теги

• #AspenHYSYS
• #Термодинамика
• #ФазовыеДиаграммы
• #Tutorial

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=3cBetTnIOqA

#AspenHYSYS #Термодинамика #ФазовыеДиаграммы #Tutorial