رمافزار Aspen HYSYS یک محیط شبیهسازی فرایند متمرکز بر جریان و تعادلهای فازی است. شبیهسازی دقیق رفتار آب، بهویژه در سیستمهای تولید بخار و انتقال حرارت، نیازمند تنظیمات ترمودینامیکی خاصی است.
۱. تعیین مدل خواص مناسب برای آب و بخار آب
مهمترین گام برای شبیهسازی صحیح، انتخاب مدل خواص ترمودینامیکی است که بهطور خاص برای آب توسعه یافته باشد.
الف) انتخاب مدل استاندارد
مدلهای عمومی که برای هیدروکربنها استفاده میشوند (مانند Peng-Robinson) برای آب دقیق نیستند.
- مدل برتر (ASME Steam): بهترین و دقیقترین مدل در HYSYS برای آب و بخار آن، مدل ASME Steam است که از استاندارد صنعتی IAPWS-IF97 پیروی میکند. این مدل دقت بالایی را در تمام دامنههای مهم دمایی و فشاری (از زیر بحرانی تا فوق بحرانی) تضمین میکند.
- نحوه تنظیم: پس از افزودن Water به لیست Componentها در محیط Simulation Basis، باید در بخش Fluid Package، مدل ASME Steam را انتخاب کنید تا خواص آب بهدرستی توسط شبیهساز محاسبه شود.
۲. تحلیل خواص ترمودینامیکی و منطقهبندی فازها
پس از تعریف سیال، HYSYS ابزارهایی را برای مشاهده و تحلیل خواص آب در شرایط مختلف ارائه میدهد.
الف) نمودارهای فازی و دندانه اشباع
با استفاده از ابزارهای Plot و Property Table در HYSYS، میتوان نمودارهای فازی حیاتی را رسم کرد:
- منطقه اشباع: نمودارها دندانه اشباع (Saturation Dome) را نشان میدهند که مرز بین فاز مایع و فاز بخار را مشخص میکند. داخل این دندانه، آب در حالت دو فازی (مایع و بخار در حال تعادل) قرار دارد.
- نقطه بحرانی: بالاترین نقطه این دندانه، نقطه بحرانی است که در آن تمایز بین مایع و بخار از بین میرود و سیال به حالت فوق بحرانی وارد میشود.
ب) بررسی خواص در جریانها
هر جریان (Stream) در HYSYS، اطلاعات کاملی از خواص آب را نمایش میدهد:
- Vapour Fraction: این پارامتر (کسر بخار) نشان میدهد که چه نسبتی از جریان آب در فاز بخار قرار دارد. این مقدار در حالت مایع خالص صفر و در بخار خالص یک است.
- Enthalpy (آنتالپی): این مقدار انرژی کل حرارتی حمل شده توسط جریان را نشان میدهد که برای محاسبه میزان انرژی انتقال یافته در عملیات واحد حیاتی است.
۳. شبیهسازی تبدیلات فازی و انتقال انرژی
تبدیلات فازی آب (مانند تبخیر یا میعان) شامل جذب یا دفع مقادیر زیادی انرژی است که HYSYS آنها را از طریق عملیات واحد محاسبه میکند.
الف) شبیهسازی تبخیر (جذب گرما)
برای شبیهسازی تبدیل آب مایع به بخار (جوشش)، از عملیات واحد هیتر (Heater) یا مبدل حرارتی استفاده میشود:
- هدف: با تنظیم خروجی هیتر بهگونهای که جریان به حالت بخار برسد، HYSYS محاسبه میکند که چقدر انرژی گرمایی باید به سیستم وارد شود.
- انرژی مورد نیاز: این انرژی شامل گرمای محسوس (برای افزایش دمای آب مایع تا نقطه جوش) و مهمتر از آن، گرمای نهان تبخیر (انرژی لازم برای تغییر فاز در دمای ثابت) است.
ب) شبیهسازی میعان (دفع گرما)
برای شبیهسازی تبدیل بخار آب به مایع (تقطیر یا کندانس)، از عملیات واحد کولر (Cooler) استفاده میشود:
- هدف: با تنظیم کولر برای کاهش دمای جریان بخار تا زیر نقطه اشباع، HYSYS میزان انرژی گرمایی که باید از سیستم خارج شود را محاسبه میکند.
- انرژی دفع شده: این گرمای دفع شده شامل گرمای نهان میعان است که انرژی آزاد شده در حین تبدیل فاز بخار به مایع است.
ج) استفاده از Flash Drum
عملیات واحد Flash Drum برای تحلیل تعادل فازی در شرایط مشخص (دما و فشار) مفید است. با استفاده از Flash Drum، میتوان بهطور دقیق تعیین کرد که در یک شرایط خاص، چه کسری از آب در حالت مایع و چه کسری در حالت بخار است و خواص ترمودینامیکی (مانند آنتالپی) هر یک از فازهای خروجی چقدر است.
کلیدواژه ها : بررسی خواص آب در HYSYS-تبدیلات فازی آب اسپن هایسیس-ASME Steam HYSYS-شبیهسازی تبخیر و میعان-انرژی نهان-Flash Drum HYSYS
