نرمافزار Aspen HYSYS ابزاری برای شبیهسازی فرایند است که برای تحلیل رفتار مواد و انتقال انرژی در سیستمهای شیمیایی و نفتی استفاده میشود. بررسی خواص ترمودینامیکی و انتقال فاز (مانند تبخیر یا میعان) آب، یکی از کاربردهای اصلی این نرمافزار است.
۱. آمادهسازی و تعریف سیال برای آب
دقت در شبیهسازی خواص آب و تبدیل فازی آن در HYSYS به انتخاب مدل ترمودینامیکی مناسب بستگی دارد.
الف) انتخاب مدل خواص برای آب
برای آب و بخار آن، مدلهای عمومی مانند Peng-Robinson نتایج دقیقی ندارند.
- مدلهای مناسب برای آب: مدل ASME Steam که بر اساس استانداردهای بینالمللی است، دقیقترین گزینه برای آب و بخار آب در دامنههای وسیع دما و فشار است. این مدل بهویژه برای سیستمهایی که شامل تغییر فاز از مایع به بخار هستند (مانند بویلرها و توربینها) توصیه میشود.
- روش اجرا: در محیط Simulation Basis، باید ابتدا Water را به لیست اجزا اضافه کنید و سپس در قسمت Fluid Package، مدل ASME Steam را برای آن سیال انتخاب نمایید.
۲. بررسی حالتهای ترمودینامیکی و فازی
پس از تعریف سیال، میتوان رفتار آب را در فازهای مختلف (مایع، بخار، و منطقه دو فازی) تحلیل کرد.
الف) استفاده از ابزار Pure Component Utility
HYSYS ابزاری دارد که برای رسم نمودارهای خواص یک ماده خالص در شرایط مختلف دما و فشار استفاده میشود.
- دندانه اشباع: این نمودارها بهخوبی منطقه اشباع (جایی که مایع و بخار همزمان وجود دارند) و همچنین نقطه بحرانی (جایی که مرز بین مایع و بخار ناپدید میشود) آب را نشان میدهند.
- خواص کلیدی: میتوانید خواصی مانند انرژی حرارتی داخلی، چگالی یا ظرفیت حرارتی را در هر نقطه از فاز مایع یا بخار بررسی کنید.
۳. شبیهسازی تبدیلات فازی و انرژی انتقال
تبدیلات فازی آب، مانند تبخیر یا میعان، با تغییرات قابل توجه انرژی همراه هستند که در HYSYS قابل محاسبهاند.
الف) شبیهسازی تبخیر آب (جذب انرژی)
برای تبدیل آب مایع به بخار، از عملیات واحد هیتر (Heater) یا مبدل حرارتی (Heat Exchanger) استفاده میشود:
- تعریف جریان: یک جریان ورودی آب در حالت مایع تعریف کنید.
- عملیات واحد: هیتر را روی جریان ورودی قرار دهید.
- محاسبه انرژی: با تعیین شرایط خروجی (مثلاً تبدیل کامل به بخار)، HYSYS بهطور خودکار مقدار گرمای مورد نیاز برای این تبدیل را محاسبه میکند. این مقدار شامل انرژی لازم برای رسیدن به دمای جوش و همچنین انرژی نهان مورد نیاز برای تغییر فاز است.
ب) شبیهسازی میعان بخار (دفع انرژی)
برای تبدیل بخار آب به مایع، از عملیات واحد کولر (Cooler) استفاده میشود:
- تعریف جریان: یک جریان ورودی بخار آب تعریف کنید.
- عملیات واحد: کولر را روی جریان ورودی قرار دهید.
- محاسبه انرژی: با تنظیم شرایط خروجی (مثلاً تبدیل کامل به مایع)، HYSYS مقدار گرمای دفع شده از سیستم را محاسبه میکند. این مقدار نشاندهنده انرژی استخراج شده از بخار برای کاهش دما و سپس خروج انرژی نهان میعان است.
ج) استخراج اطلاعات جریان
در هر مرحله از شبیهسازی، بخش Stream Results اطلاعات کاملی در مورد انرژی موجود در جریان (مانند آنتالپی) و کسر فاز بخار یا مایع (Vapour Fraction) را نمایش میدهد که مبنای تحلیل انرژی انتقال در سیستم است.
کلیدواژه ها : شبیهسازی خواص آب در HYSYS-تبدیلات فازی آب اسپن هایسیس-انتقال انرژی در HYSYS-ASME Steam Property Package-مدل IAPWS-IF97-شبیهسازی تبخیر و میعان-انرژی متناظر با انتقال فاز-Flash Drum HYSYS
