Программа для оптимизации значений параметров бинарного взаимодействия для уравнений состояния
- Авторы: Коныгин С.Б.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 24, № 3 (2016)
- Страницы: 160-162
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/1991-8542/article/view/20222
- DOI: https://doi.org/10.14498/tech.2016.3.%25u
- ID: 20222
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассмотрены вопросы модернизации ранее разработанного программного продукта, позволяющего анализировать адекватность моделей, используемых для расчета свойств газовых и жидких сред. В результате модернизации появляется возможность анализа адекватности моделирования фазовых равновесий в газожидкостных системах и поиска оптимальных значений параметров бинарного взаимодействия между компонентами. Данная программа может помочь разработчику технологического процесса выбрать уравнения состояния и определить значения бинарных коэффициентов для каждого конкретного случая. В качестве примера приведены результаты сравнительного анализа результатов моделирования фазового равновесия в системе «метан - пентан» с помощью уравнения Пенга - Робинсона со справочными данными.
Ключевые слова
Полный текст
Проведение расчетов различных процессов и аппаратов нефтегазовой и химической промышленности зачастую связано с использованием различных кубических уравнений состояния вещества [1-5]. Они позволяют проводить расчет фазовых равновесий и определять объемы и составы паровой и жидкой фаз. Для повышения точности прогнозирования составов фаз в многокомпонентных системах используются параметры бинарного взаимодействия kij, которые участвуют в усреднении свойств. Так, например, для уравнения Пенга - Робинсона параметры перекрестного взаимодействия (aa)ij определяются по формуле [1] , где (aa)i, (aa)j - константы уравнения для чистых веществ. Значения параметров бинарного взаимодействия kij определяются эмпирическим путем. В настоящее время существует большое количество справочных данных по значениям указанных параметров [1-3]. Однако зачастую специалисту целесообразно иметь в своем распоряжении программный продукт, который бы позволял провести сравнение результатов моделирования фазового равновесия с экспериментальными данными и при необходимости подобрать оптимальные значения kij, обеспечивающие их наилучшее согласование. Ранее был описан программный продукт для проверки адекватности расчетных моделей, используемых для прогнозирования свойств газов и жидкостей [6]. В рамках настоящей статьи представлено расширение возможностей указанной программы, позволяющее проводить сравнение теоретических и экспериментальных составов фаз и оптимизировать значения параметров бинарного взаимодействия kij. Сравнение экспериментальных данных [1] и результатов моделирования для системы «метан - пентан» xЭ, % мол. yЭ, % мол. tЭ, °С pЭ, атм tР, °С xР, % мол. 0,15 20,9 37,8 1,36 38,0 0,15 0,84 58,9 37,8 2,72 38,3 0,82 1,54 71,6 37,8 4,08 38,6 1,49 2,20 78,0 37,8 5,44 38,9 2,15 2,90 81,8 37,8 6,80 39,2 2,81 4,58 87,0 37,8 10,2 39,8 4,44 6,26 89,4 37,8 13,6 40,8 6,03 9,58 91,9 37,8 20,4 41,8 9,16 12,8 93,2 37,8 27,1 42,0 12,2 19,1 94,3 37,8 40,8 42,8 18,2 25,1 94,6 37,8 54,3 43,7 23,8 31,4 94,7 37,8 68,0 43,4 29,4 37,5 94,6 37,8 85,0 42,2 36,2 43,9 94,1 37,8 102,0 41,8 42,7 50,4 93,3 37,8 119,0 41,5 49,0 у, % мол. x, % мол. Фазовая диаграмма парожидкостного равновесия в системе «метан - пентан» (точки - экспериментальные данные [7], линии - результаты моделирования) В качестве примера работы программы представлены результаты моделирования с помощью уравнения состояния Пенга - Робинсона газожидкостного равновесия для системы «метан - пентан», экспериментальные данные для которой имеются в справочной литературе [7] (см. таблицу и рисунок). Моделирование проводилось в следующем порядке: - для каждой точки в качестве исходных данных задавались состав пара и давление в системе, соответствующие результатам эксперимента [7]; - производилось определение расчетного значения температуры начала конденсации пара; - для указанных значений температуры и давления определялся состав жидкой фазы. Результаты сравнения приведены в таблице и на рисунке. Здесь через x и y обозначены мольные доли метана в жидкой и паровой фазах соответственно. Линия соответствует результатам расчетов с помощью уравнения состояния Пенга - Робинсона, точки - экспериментальным данным [7]. Анализируя расхождения между расчетом и экспериментом данных таблицы, пользователь программы может оптимизировать значение параметров бинарного взаимодействия.×
Об авторах
Сергей Борисович Коныгин
Самарский государственный технический университет(д.т.н., доц.), заведующий кафедрой «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Список литературы
- Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии. Т. 1. - М.: Мир, 1987. - 304 с.
- Гуревич Г.Р., Брусиловский А.И. Справочное пособие по расчету фазового состояния и свойств газоконденсатных смесей. - М.: Недра, 1984. - 264 с.
- Термодинамика равновесия жидкость - пар / Под ред. А.Г. Морачевского. - Л.: Химия, 1989. - 344 с.
- Коныгин С.Б., Крючков Д.А. Моделирование и расчет процессов и аппаратов (МиР ПиА). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015613176.
- Коныгин С.Б. Модификация алгоритма определения доли отгона при расчете газожидкостного равновесия // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Технические науки. - 2015. - № 4(48). - С. 135-139.
- Коныгин С.Б. Программа для проверки адекватности расчетных моделей, используемых для прогнозирования свойств газов и жидкостей // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Технические науки. - 2016. - № 2(50). - С. 208-210.
- Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между паром и жидкостью: Справ. пособие. Кн. 1. - М.-Л.: Наука, 1966. - 646 с.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)