АО «ИПН»
ООО «НТП Трубопровод»
АО «ИПН»
НТП Трубопровод
Инженерные решения и программное обеспечение 
English  Switch to English
Новости Контакты Форум
О компании Продукты Услуги
 Главная  
 Научные работы  
 Аккредитация  
 Проектирование  
 Диагностика  
 Сертификация  
 Экспертиза  
 Разработка документов  
   
 Программы  
 Скачать  
 Цены  
 Купить!  
 Вебинары  
 Техподдержка  
 Для ВУЗов  
 Обучение  
 Дилеры  
   
 Публикации  
   
 О компании  
 Лицензии  
 Как нас найти  
 Отзывы  
   
 Вакансии  
   
 Форум  
   
 Архив новостей  
Яндекс.Метрика
 
 

Rambler's Top100

Simulis Thermodynamics

Базы данных

Расчеты по Simulis Thermodynamics основываются на поставляемых вместе с программой базах данных, включающих в общей сложности более 2000 индивидуальных веществ. Для каждого их них в базе может храниться до 125 опорных констант и до 16 температурных зависимостей основных характеристик, таких как теплоемкость, давление насыщенных паров, теплота парообразования и др. Кроме числовых характеристик, для каждого конкретного вещества содержится его химическая формула, описание молекулярной структуры для различных групповых моделей (UNIFAC, PPR78, NRTL PR) и даже ее изображение. Базы данных индивидуальных веществ открыты для пользователя и снабжены удобным и наглядным пользовательским интерфейсом для просмотра и редактирования, а также для создания собственных пользовательских баз данных. Для температурно-зависимых свойств можно просмотреть используемую корреляцию и графики зависимости от температуры. Более того, редактор баз данных включает инструмент регрессионного анализа, позволяющий подбирать по опытным данным подходящую корреляцию и ее параметры для расчета того или иного свойства в зависимости от температуры. Поиск индивидуальных веществ может вестись по названию или его части, по химической формуле, а также по гомологическому ряду, молекулярной массе и температуре кипения.


График зависимости свойств от температуры

Корреляция для температурно-зависимых свойств






Описание и изображение молекулярной структуры для различных групповых моделей (UNIFAC, PPR78, NRTL PR)


Вместе с программой поставляются также базы данных коэффициентов бинарного взаимодействия индивидуальных веществ для различных групповых моделей (разновидностей модели UNIFAC, а также методов PPR78 и NRTL PR), которые можно просмотреть и отредактировать с помощью специального редактора. С системой поставляется и уже рассчитанная база данных коэффициентов бинарного взаимодействия. Предусмотрена также возможность предсказания коэффициентов бинарного взаимодействия для методов расчета коэффициентов активности NRTL, Wilson и UNIQUAC на основе групповых моделей.






Прогнозирование коэффициентов бинарного взаимодействия
для методов расчета коэффициентов активности

Специальный редактор базы данных
коэффициентов бинарного взаимодействия групповых моделей


Широкие возможности Simulis Themodynamics по расчету ТФС и ФР опираются на надежную и современную методическую основу. Система предоставляет пользователю большой набор расчетных методов, из которых тот сам может выбрать наиболее подходящие для расчета ТФС и ФР индивидуальных продуктов и их смесей, а также нефтяных фракций. Документация и справка по системе содержат соответствующие рекомендации; кроме того, консультации по выбору методов являются частью услуг технической поддержки MUTS (Maintenance, Update and Technical Support Service), предоставляемых разработчиком.



Методики расчета свойств

Транспортные свойства смесей (вязкость, теплопроводность, поверхностное натяжение) рассчитываются по классическим правилам смешения, а также по пользующимся признанием методикам Dien-Stiel и Ely-Hanley (TRAPP). Специальные методики используются для нефтепродуктов, а также для смесей углеводородов с водой. Расчет термодинамических свойств и фазовых равновесий базируется на уравнениях состояния продукта, связывающих его давление, температуру и мольный объем. В качестве таковых пользователь Simulis Thermodynamics имеет возможность применить разнообразные общепризнанные уравнения, среди которых:

  • Кубические уравнения состояния Редлиха-Квонга RK (Redlich-Kwong), Соаве-Редлиха-Квонга SRK (Soave-Redlich-Kwong), Пенга-Робинсона PR (Peng-Robinson), модифицированное Пенга-Робинсона PR78 (Peng-Robinson 1978);
  • Уточненные модификации уравнений SRK, PR и PR78, предложенные Boston и Mathias (уравнения SRKBM, PRBM, PR78BM); уточненная модификация уравнения SRK, предложенная Mathias и Copeman; специальная модификация уравнения SRK, предложенная Kabadi и Danner и усовершенствованная Twu и Bluck (SRK KD88) для смесей воды и углеводородов;
  • Усовершенствованные уравнения состояния на основе широко известного уравнения Бенедикта-Вебба-Рубина (Вenedict-Webb-Rubin) – уравнение LK (Lee-Kesler), уравнение LKP (Lee-Kesler-Plocker), уравнение BWRS (Вenedict-Webb-Rubin-Starling-Nishiumi).

Для смесей применяются классические правила смешения, в которых параметры уравнений могут быть определены по данным входящих в смесь индивидуальных компонент и (для неидеальных смесей и уравнений SRK, PR, PR78, SRKBM, PRBM, PR78BM, LKP, BWRS) коэффициентам бинарного взаимодействия компонентов. Последние определяются по экспериментальным данным и задаются пользователем или берутся из базы данных системы.

Расчет фазового равновесия

Для решения задач ФР смесей с сильно неидеальным поведением, содержащими полярные или взаимодействующие компоненты, Simulis Thermodynamics предлагает также хорошо зарекомендовавший себя метод, основанный на использовании при расчете термодинамических характеристик жидкой фазы так называемых коэффициентов активности компонент, характеризующих отклонение поведения смеси от идеального. Для расчета коэффициентов активности программа позволяет применять различные хорошо зарекомендовавшие себя корреляции:

  • уравнение Маргулиса (Margules)
  • уравнения регулярной модели Скетчарда-Гильдебранда (Scatchard-Hildebrand)
  • модель Вильсона (Wilson) и ее модификация DECHEMA
  • модель двух несмешивающихся жидкостей NRTL (Non Random Two Liquids)
  • модель UNIQUAC (UNIversal QUAsi Chemical)

В последние годы активное развитие получили так называемые групповые модели (или методы групповых составляющих), позволяющие рассчитать параметры бинарного взаимодействия или коэффициенты активности по характеристикам и взаимодействию различных структурных групп в молекулах индивидуальных веществ. Это позволяет рассчитывать ФР для широкого круга продуктов без необходимости привлечения дополнительных экспериментальных данных.


Задание методов для расчета ТФС и ФР

Методы расчёта нефтяных фракций

Стремление совместить преимущества обоих подходов на основе уравнений состояния и коэффициентов активности вызвало к жизни так называемые комплексные правила смешения, впервые предложенные Гуроном (Huron) и Видалом (Vidal) в 1979 году и в дальнейшем усовершенствованные Михельсеном (Michelsen) и другими исследователями. Данные правила, применимые для кубических уравнений состояния, позволяют рассчитывать параметры последних для смесей через их избыточную свободную энергию при нулевом или атмосферном давлении; которая, в свою очередь, определяется через модели коэффициентов активности. Тем самым обеспечивается возможность расчета ФР сильно неидеальных смесей с полярными компонентами в значительно более широком диапазоне давлений и температур.

Simulis Thermodynamics предлагает пользователю целый набор готовых к применению групповых моделей и комплексных правил смешения, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и (наиболее эффективно!) совместно. Прежде всего, это различные варианты групповой модели UNIFAC (The UNIversal Functional Activity Coefficient method), предложенной в 1975 году Фреденслундом (Fredenslund), Джонсом (Jones) и Праусницем (Prausnitz) и активно развиваемой многими исследователями, в том числе в рамках консорциума UNIFAC. Simulis Thermodynamics поддерживает как оригинальный вариант UNIFAC, так и его усовершенствованные модификации, более точно учитывающие зависимость коэффициентов активности от температуры – Modified Dortmund, Modified Lyngby (Larsen), PSRK, – а также вариант UNIFAC LLE, настроенный на расчет ФР жидкость-жидкость.

В последней версии реализована также модификация UNIFAC-FV (Free Volume), позволяющая лучше предсказывать свойства смесей, содержащих полимеры, при высоких давлениях.

Групповые модели UNIFAC могут использоваться как самостоятельно, так и для предсказания коэффициентов бинарного взаимодействия методов расчета коэффициентов активности NRTL, Wilson и UNIQUAC. Опыт показывает также эффективность их применения в сочетании с комплексными правилами смешения MHV1, MHV2 и PSRK. Правило MHV2 (Modified Huron-Vidal) является усовершенствованным вариантом МHV1 и рекомендуется к совместному использованию с групповыми моделями Modified Lyngby (Larsen) или Modified Dortmund. Правило PSRK (Predictive Soave-Redlich-Kwong) разработано для применения совместно с моделью UNIFAC PSRK; считается, что оно лучше работает при высоких давлениях и может распространяться на более широкий круг продуктов, в том числе – на смеси с компонентами при температуре выше критической. В качестве уравнения состояния используется SRK с модификацией Mathias и Copeman.

Для более точного расчета ФР водно-углеводородно-гликольных смесей в системе реализована разработанная Neau групповая модель NRTL-PR, c соответствующим комплексным правилом смешения уравнения состояния PR78. Simulis Thermodynamics включает также групповую модель PPR78 (Predictive Peng-Robinson 1978), позволяющую рассчитывать коэффициенты бинарного взаимодействия для уравнения состояния PR78. Данная модель, предложенная в 2004 и активно развиваемая в последние годы, обеспечивает возможность рассчитывать смеси предельных, ароматических и циклических углеводородов с углекислым газом, азотом и сероводородом.

Наряду с описанными выше термодинамическими моделями общего назначения Simulis Thermodynamics включает также набор моделей для более точного расчета тех или иных специальных групп продуктов, в том числе:

  • Воды и водяного пара
  • Смесей углеводородов с водой (модели Chao-Seader и Grayson-Streed)
  • Растворов электролитов, в том числе водных растворов солей, кислот и щелочей
  • Водных растворов сильных кислот (соляной, азотной, серной, плавиковой, бромоводородной, йодоводородной)
  • Смесей формальдегидов с водой и метанолом
  • Криогенных продуктов (включая жидкие водород, гелий, кислород, азот и метан)
  • Смесей водорода, дейтерия и трития

Таким образом, Simulis Thermodynamics базируется на надежной и современной методической базе, позволяющей с достаточной для практических целей точностью рассчитывать широчайший круг продуктов.