Худович И.М. Современные системы автоматизированного моделирован

Вотличие от других программных продуктов данного класса, в УМП HYSYS соединение пиктограмм аппаратов потоками осуществляется автоматически, после настройки параметров рабочих элементов технологической схемы.

Всоответствии с изложенным, создается расчетная схема рас-

сматриваемого примера (рис. 4.2.5).

Рис. 4.2.5. Создание расчетной схемы в программе HYSYS

5. Задание параметров потоков питания. Задание параметров по-

тока можно выполнить следующими способами: дважды щелкнуть левой клавишей мыши на интересующем потоке; использовать команду контекстного меню View Properties (Вывести). В результате будет открыто специализированное окно потока (рис. 4.2.6).

Рис. 4.2.6. Редактирование параметров потока в программе HYSYS

59

Термодинамическое состояние потока задается на странице закладки Worksheet (Рабочая таблица), специализированного окна потока. Состояние потока определяется любыми двумя параметрами из трех следующих:

температуры (Temperature), давления (Pressure) и доли пара (Vapour/Phase Fraction); обычно задаются температура и давление.

Для каждого потока питания нужно задать расход по всем веществам, включенным в список компонентов, либо задаться суммарным расходом компонентов и их концентрациями. В первом случае суммарный расход задается на странице Conditions (Условия) поле Molar Flow (Мольный расход) либо Mass Flow (Массовый расход). Данные по составу потока вводятся на странице Composition (Состав) рассматриваемого окна, после выбора размерности состава в специализированном окне вызываемым нажатием левой клавишей мыши кнопки Basis (Единицы, рис. 4.2.7).

В рассматриваемом примере, после двойного щелчка левой клавишей мышипосырьевомупотокуколонны, задаетсятемпература(40 °С) идавление потока (767 кПа). Выбрав единицы измерения состава Mass Flows (Массовые расходы, рис. 4.2.7) задаетсясоставпотока, всоответствиистаблицей4.1.

Рис. 4.2.7. Выбор размерности состава потока в программе HYSYS

6. Ввод параметров оборудования. По аналогии с заданием пара-

метров потока, для ввода параметров оборудования также используются: двойной щелчок левой клавишей мыши на единице оборудования, команда контекстного меню View Properties (Вывести).

60

Вид окна ввода параметров определяется типом оборудования и используемыми параметрами оборудования, которые заложены в его модулях расчета. Окно может содержать один и более разделов. Наиболее сложным, содержащим значительное число входных параметров является рабочий элемент – колонна. В программе HYSYS имеется несколько заранее подготовленных моделей ректификационных колонн, представленных различными пиктограммами на палитре рабочих элементов. Для облегчения ввода исходных данных по любому из них по умолчанию предусмотрено использование инспектора ввода (Input Expert), позволяющего разбить процедуру ввода исходных данных на несколько последовательных шагов. В программе предусмотрен и непосредственный ввод исходных данных в главное окно колонны без использования инспектора ввода (ко-

манда меню Tools/Preferences/Simulation/Options/Use Input Experts (Инст-

рументы/Настройки/Расчет/Опции/Инспектор ввода)). Ниже рассматриваются окна ввода параметров для ряда аппаратов, используемых в рассматриваемом примере.

В рассматриваемом примере используется рабочий элемент модели колонны Distillation Column (Ректификационная колонна), т.е. колонны, содержащей конденсатор и ребойлер. После двойного щелчка левой клавиши мыши по соответствующей пиктограмме элемента расчетной схемы на экран выводится первое окно инспектора ввода исходных данных по колонне (рис. 4.2.8).

Рис. 4.2.8. Первое окно инспектора ввода полной ректификационной колонны программы HYSYS

61

Поскольку задается колонна на основе имеющегося шаблона полной ректификационной колонны, HYSYS по умолчанию задает начальные значения для различных параметров модели, таких как число тарелок в колонне. В начальный момент активно поле ввода # Stages (число тарелок), о чем свидетельствует наличие жирной рамки вокруг этого поля ввода. По умолчанию для этого параметра задано значение 10, которое также отображается в поле ввода вверху специализированного окна. Немаловажно заметить, что:

–параметр тарелок в данном случае характеризует число теоретических тарелок, так как в программе по умолчанию установлено значение эффективности тарелки равное единице;

–конденсатор и кипятильник колонны рассматриваются отдельно

ине входят в заданное число тарелок колонны. В нашем примере для моделирования колонны нам подойдет значение количества теоретических тарелок равное 20.

Далее необходимо перейти в поле ввода Inlet Streams (Питание), дважды щелкнув мышью по ячейке, содержащей слово Stream (Поток). После открытия выпадающего списка в поле ввода вверху специализированного окна, щелкнув мышью по соответствующей кнопке, необходимо выбрать в качестве питания колонны идентификационную метку сырьевого потока. HYSYS по умолчанию задаст положение тарелки питания в середине главной секции (Маiп ТS) колонны, в данном случае на тарелке с номером 10 (что можно определить по строчке «10_Маiп ТS» в колонке Inlet Stage (Тарелка). Аналогично выбору потока в качестве тарелки питания задается 11 тарелка.

Работа конденсатора рассматриваемой колонны организованна таким образом, что паровой продукт не образуется, а балансовое количество флегмы выводится в качестве продукта верха колонны. В поле Condenser (Конденсатор) необходимо щелкнуть мышью по селективной кнопке Total (Полная), и выходной поток пара из верхнего отбора конденсатора исчезнет. Далее необходимо задать оставшиеся названия входных

ивыходных потоков колонны. После окончания задания имен всех потоков колонны (в том числе и энергетических из конденсатора и в ребойлер) станет активной кнопка Next> (Далее>) – это означает, что вся необхо-

62

димая информация на данной странице инспектора ввода полной колонны уже задана, и можно переходить к следующей странице (рис. 4.2.8).

На следующей странице инспектора ввода необходимо задать данные по давлению в колонне. В соответствии с исходными данными рассматриваемого примера в поле Condenser Pressure (Давление в конденсаторе) задается величина в 700 кПа, в поле Condenser Pressure Drop (dP конденсатора) задается величина перепада давления в конденсаторе 50 кПа, а в поле Reboiler Pressure (Давление в ребойлере) задается величи-

на в 785 кПа (рис. 4.2.9).

Рис. 4.2.9. Второе окно инспектора ввода полной ректификационной колонны программы HYSYS

Следующих два окна инспектора ввода схожи с предыдущем, за исключением того, что в третьем окне необходимо задать параметры начальных приближений температур в конденсаторе, на верхней тарелке колонны и в ребойлере (в рассматриваемом примере не задаются), а в четвертом, последнем, начальных приближений расходов верхнего продукта, нижнего продукта и кратности орошения. В рассматриваемом примере задается только начальное приближение по расходу верхнего продукта (235 кг/ч). По завершении работы с инспектором ввода необхо-

63

димо нажать кнопку Done (Готово), в результате чего откроется главное окно редактирования колонны, содержащее все минимально необходимые исходные данные (рис. 4.2.10). При открытии окна программа в большинстве случаев автоматически открывает страницу Connections (Соединения) закладки Design (Данные) этого специализированного окна.

Рис. 4.2.10. Главное, специализированное окно колонны программы HYSYS

Далее необходимо перейти на страницу Monitor (Монитор), где осуществляется редактирование спецификаций колонны. На данном этапе активна спецификация для расхода верхнего продукта (Distillate Rate), которую предполагается использовать лишь как начальное приближение. Щелкнув мышью по флажку Aktive (Актив) в соответствующей данной спецификации строке таблицы спецификаций, необходимо снять его. Количество степеней свободы расчета увеличится до двух. Таким образом, необходимо задать 2 активных (т.е. участвующую в расчете) спецификации. В данном примере, в соответствии с исходным заданием, задается две спецификации состава верхнего и нижнего продукта. С этой целью нажимается кнопка Add (Добавить) и в появившемся окне Add Specification (Добавить спецификацию, рис. 4.2.11) выбирается строка

Column Component Fraction (Доля компонента).

64

Для того чтобы начать расчет колонны необходимо нажать кнопку (Пуск). В случае удачного расчета индикатор состояния в нижней части колонны изменит свой цвет с красного на зеленый и появится надпись (Сошелся).

В окне редактирования насоса (рис. 4.2.13), вызываемого двойным щелчком левой клавиши мыши по соответствующей пиктограмме элемента расчетной схемы, необходимо задать потоки и параметры расчета.

Потоки (сырьевой, продуктовый и энергетический к приводу насоса) задаются на странице Connections (Соединения) закладки Design (Данные) этого специализированного окна.

Спецификации расчета насоса (Delta P равная 1000 – 785 = 215 кПа и адиабатическая эффективность (Adiabatic Efficiency), условно принятая 90 %) на странице Parameters (Параметры) закладки Design (Данные) специализированногоокнаредактированиярабочегоэлемента– насос(рис. 4.2.13).

Рис. 4.2.13. Редактирование параметров расчета насоса в программе HYSYS

По окончании редактирования всех рабочих элементов расчетная технологическая схема примет законченный вид (рис. 4.2.14).

7. Запуск программы моделирования. В программе HYSYS создание технологической схемы и редактирование рабочих элементов может происходить либо в активном режиме (по умолчанию включен), либо в режиме ожидания. В случае работы в активном режиме (Solver Active) расчет рабочих элементов осуществляется одновременно с их редактированием

66

по мере ввода исходных данных (за исключением колонного оборудования, где в соответствующем окне нажимается кнопка Run). Таким образом, по окончании редактирования технологической схемы, она оказывается полностью рассчитана.

В случае работы в неактивном режиме (Solver Holding, включается путем нажатия кнопки с изображением красного светофора на панели инструментов), для проведения расчета необходимо просто перейти в активный режим (включается путем нажатия кнопки с изображением зеленого светофора на панели инструментов, рис. 4.2.14).

Рис. 4.2.14. Отредактированная технологическая схема в программе HYSYS

8.Просмотр результатов. Просмотр полученных результатов используется как на промежуточных этапах моделирования технологической схемы, так и по его завершении. В любой момент все данные для моделирования и его результаты можно просмотреть в рабочей тетради программы HYSYS. Доступ к рабочей тетради (Workbook) может быть получен с помощью команды меню Window/ Workbook (Окно/Рабочая тетрадь), либо нажатием соответствующей кнопки на панели инструментов.

9.Составление отчета. HYSYS позволяет создавать отчет о результатах моделирования в виде таблиц с помощью команды Tools/Reports (Инструменты/Отчеты). Их можно вывести на экран (кнопка Preview (Просмотр) диспетчера отчетов, рис. 4.2.15), сохранить в текстовом файле (нажатие кнопки Print (Печать) при установленном флаге Text to File (Текст в файл) диспетчера отчетов) или послать отчет на устройство печати (нажатие кнопки Print (Печать) при снятом флаге Text to File (Текст в файл) диспетчера отчетов).

67