Simulis ® Thermodynamics Сервер расчета ТФС и ФР смесей Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28-е октября 2011 Stéphane Déchelotte (ProSim)

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) О важности термодинамики Что включает Simulis ® Thermodynamics Как использовать Simulis ® Thermodynamics Как дополнить Simulis ® Thermodynamics Заключительные замечания Содержание

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Питание Пар Жидкость Q Расход: F Состав: z Энтальпия: HF Расход: V Состав: y Энтальпия: H Расход: L Состав: x Энтальпия: h PT Уравнения Общий массовый баланс: L + V - F = 0 Покомпонентный баланс: L. x i + V. y i - F. z i = 0 Баланс энетальпии: L. h (T,P,x) + V. H (T,P,y) - F. HF (T,P,z) - Q = 0 Условия фазового равновесия: f i v (T,P,y) = f i L (T,P,x) или y i = K i (T,P,x,y). x i Ограничения: x i = 1 y i = 1 z i = 1 Данные: F, z, HF Параметры: P, T, Q Переменные: V, L, y, x, H, h Расчет констант равновесия и энтальпии основан на моделях Адекватность результата определяется адекватностью моделей Важность термодинамики Пример испарителя (установившийся процесс, химических реакций нет)

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) % Ошибка в количестве тарелок % ошибка относительной летучести ( ) Важность термодинамики

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Фазовое равновесие: фугитивность, коэффициенты активности,… Дистилляция, экстракция, абсорбция, кристаллизация,… Термодинамические свойства: энтальпия, энтропия, теплоемкость,… Тепловой баланс, расчет компрессоров,… Транспортные свойства: вязкость, теплопроводность,… Гидравлические потери, проектирование теплообменников, ректификационных колонн,… Важность термодинамики

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Качество результатов зависит от модели

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) О важности термодинамики Что включает Simulis ® Thermodynamics Как использовать Simulis ® Thermodynamics Как дополнить Simulis ® Thermodynamics Заключительные замечания Содержание

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Программный компонент расчета теплофизических свойств и фазового равновесия чистых веществ или смесей в MS-Excel ®, MATLAB ® или других приложениях Simulis Thermodynamics Simulis ® Thermodynamics

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Фазовая диаграмма и линия выпадения гидратов природного газа с использованием уравнения состояния Пенга-Робинсона (PR EOS) Пример расчета, выполненного в Simulis ® Thermodynamics

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Databases (pure, BIP) Термодина- мические функции Для расчета теплофизических свойств Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Также считаются частные производные свойств по температуре, давлению и числу молей компонента Транспортные свойства Изобарная теплоемкость (Cp) Динамическая вязкость Кинематическая вязкость Теплопроводность Плотность Молярный объем Молярная плотность Поверхностное натяжение Молекулярный вес Термодинамические свойства Энтальпия (H) Энтропия (S) Внутренняя энергия (U) Изохорная теплоемкость (Cv) Энтальпия испарения Характеристики сжимаемости Коэффициент сжимаемости Гамма (Отношение Cp/Cv) Скорость звука Коэффициент Джоуля- Томпсона Характеристики неидеальности Коэффициенты активности Летучесть (фугитивность) и коэффициенты фугитивности Логарифм коэффициентов фугитивности Константы Генри Рассчитываемые теплофизические свойства

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Databases (pure, BIP) Термодина- мические функции Равно- весие (LV, LLV, LL,...) Для расчета фазового равновесия Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Равновесие жидкость-жидкость Расчет равновесия при заданных температуре и давлении Равновесие жидкость-жидкость-пар Температура кипения Равновесие при заданных: - энтальпии и давлении - температуре и давлении - доле отгона и давлении P V H S U P VHST T U Равновесие жидкость-пар Температуры и давления кипения и росы Расчет равновесия (однократного испарения) при заданных: - температуре (T) и давлении (P) - доле отгона ( ) и P (или T) - энтальпии (H) и P (или T, или V, или U) - энтропии (S) и P (или T, или V, или H, или U) - внутренней энергии (U) и P (или T, или V) - удельном объеме (V) и P (или T) Фазовая диаграмма Упругость паров по Рейду Истинная упругость паров Решаемые задачи фазового равновесия

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) БД (веществ,BIP) Термодина- мические функции Равно- весие (LV, LLV, LL,...) Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Свойства чистых компонент: База данных более компонент на основе БД AIChE's DIPPR ® (опубликованной в 2006) 34 константы (молярный вес, критическая температура,…) 15 свойств, зависящих от температуры (Cp, Pi°,, Hvap …) Дополнительно может быть поставлена последняя публичная БД DIPPR ® Все свойства чистых компонент можно посмотреть и изменить Параметры бинарного взаимодействия: Для ряда систем, когда требуется (NRTL, UNIQUAC,…) Свойства индивидуальных веществ и параметры бинарного взаимодействия

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Термодина- мические модели Термодина- мические функции Равно- весие (LV, LLV, LL,...) БД (ве- ществ, BIP) Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Уравнения состояния Soave-Redlich-Kwong (SRK) Peng-Robinson (PR) Predictive Peng Robinson 78 (PPR78) Lee-Kesler-Plöcker (LKP) Benedict-Webb-Rubin модификация Starling (BWRS) Nakamura PPC-SAFT (IFP) NRTL-PR etc… Модели коэффициентов активности NRTL UNIQUAC UNIFACs (Larsen, Dortmund,…) Wilson etc… Комбинированные модели MHV2 MHV1 PSRK etc… Для отдельных продуктов Вода/пар (Таблицы NBS/NRC - IAPS,1984) Chao-Seader, Grayson-Streed Водные растворы кислот Карбоновые кислоты Формальдегид etc… Электролиты Edwards UNIQUAC для электролитов ULPDHS Амины etc… Постоянно добавляются новые методы для расширения области применения на нефть и газ, тонкую хим.технологию, и др. Широкий набор термодинамических моделей

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Использование SRK, MHV2 и UNIFAC Larsen: доп. Данных не требуется Хорошее предсказание даже для изотерм выше Tc этанола (~240 °C) Модели EoS/G E : Этанол - вода

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Использована модель PSRK: дополнительных данных не требуется Предсказание корректно даже для изотерм выше Tc толуола (~319 °C) Модели EoS/G E : Этан - толуол

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Предсказания моделей PPR78 (Jaubert et al.) и PSRK (Gmehling et al.) удовлетворительные Модели EoS/G E : CO2 - этан

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Графическ. Интерфейс Пользо- вателя БД (ве- ществ, BIP) Термодина- мические моделиs Термодинами- ческие функции Равно- весие (LV, LLV, LL,...) Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Выбор компонент Графический интерфейс пользователя

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Настройка расчетной модели Можно скомбинировать разные методы для расчета конкретной системы Графический интерфейс пользователя

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Графическ. Интерфейс Пользова- теля Набор сервисов БД (ве- ществ, BIP) Термодина- мические моделиs Термодинами- ческие функции Равно- весие (LV, LLV, LL,...) Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Интерактивные вычисления Полный набор сервисов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Интерактивные вычисления Графическое представление свойств в зависимости от температуры, давления и состава Полный набор сервисов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Интерактивные вычисления Графическое представление свойств в зависимости от температуры, давления и состава Расчет свойств нефтяных фракций Полный набор сервисов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Интерактивные вычисления Графическое представление свойств в зависимости от температуры, давления и состава Расчет свойств нефтяных фракций Методы групповых составляющих Поддерживаются различные версии: UNIFAC original UNIFAC (Dortmund) modified UNIFAC (Dortmund) LL UNIFAC (Lyngby) modified Larsen UNIFAC formaldehyde PPR78 Включен редактор параметров групповых составляющих Полный набор сервисов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Быстрое добавление новой матрицы Модификация параметров (r i, q i ) выбранных групп Добавление новых групп или подгрупп Полный набор сервисов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Интерактивные вычисления Графическое представление свойств в зависимости от температуры, давления и состава Расчет свойств нефтяных фракций Управление различными версиями UNIFAC Оценка свойств чистых компонент Регрессионный анализ (подбор формулы) для свойств чистого вещества по экспериментальным данным Пересчет единиц измерения etc… Все эти сервисы автоматически доступны в любой программе, в которую вложен Simulis ® Thermodynamics Полный набор сервисов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Графическ. Интерфейс Пользова- теля Набор сервисов БД (ве- щества,BIP) Термодинами- ческие модели Термодинами- ческие функции Равно- весие (LV, LLV, LL,...) Simulis ® Thermodynamics очень богат по содержанию Что включает Simulis ® Thermodynamics?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) О важности термодинамики Что включает Simulis ® Thermodynamics Как использовать Simulis ® Thermodynamics Как дополнить Simulis ® Thermodynamics Заключительные замечания Содержание

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Поскольку Simulis ® Thermodynamics является программным компонентом, его необходимо «вложить» в другое приложение Simulis ® Thermodynamics является термодинамическим «сердцем» всего пакета программ ProSim Simulis ® Thermodynamics можно использовать с программами ProSim Пакет программ ProSim

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis ® Thermodynamics можно использовать из MS-Excel ® Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In Simulis ® Thermodynamics встраивается в MS-Excel Точная термодинамика становится доступной в MS-Excel ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Шаг 1: Вложить калькулятор в лист MS Excel 1. Выбрать диапазон 2. Выбрать пункт меню "Insert" Пример использования в MS-Excel ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Шаг 2: выбрать компоненты Все свойства чистых компонент можно посмотреть и модифицировать Готовая БД свыше 2000 компонент включающая БД AIChE's DIPPR ®, доступ к своим БД Доступ к разным БД Можно задать смеси до 200 компонент Различные критерии для легкого поиска компонент Пример использования в MS-Excel ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Шаг 3: выбрать термодинамическую модель Доступ к готовым моделям Дополни- тельное уточнение модели Пример использования в MS-Excel ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Шаг 4: вставить функцию в лист MS-Excel Выбрать нужную термодинамическую функцию Пример использования в MS-Excel ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Шаг 5: Задать параметры функции…...как для любых функций Excel... … и получить результаты на Вашем листе. Пример использования в MS-Excel ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Термодинами- ческие функции добавлены в Microsoft ® Excel …и используются как родные функции Excel… …для выполнения инженерных вычислений на основе точной термодинамики Simulis ® Thermodynamics можно использовать из MS-Excel ® Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Точная термодинамика доступна в MATLAB ® без дальнейшего программирования Simulis ® Thermodynamics можно использовать из MATLAB ® Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox Simulis ® Thermodynamics встраивается в MATLAB ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Aspen TASC (PSF file) OLGA (PVT file) Simulis ® Thermodynamics экспортирует файлы результатов для других пакетов Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox Результаты для : MS-Excel Экспорт файлов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis ® Thermodynamics можно легко вложить в любое приложение, поддерживающее технологию COM/DCOM Однако взаимодействие между Вашей программой и Simulis ® Thermodynamics надо запрограммировать Simulis ® Thermodynamics можно использовать в ваших программах Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox Visual Basic C++ Delphi FORTRAN C# etc… Поставляется полный Application Programming Interface (API) Ваша программа (C++, VB, FORTRAN,…) A.P.I. Экспорт файлов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox A.P.I. Экспорт файлов Пример разработанного интерфейса DPP: Регрессионный анализ параметров модели (от Dechema) Simulis ® Thermodynamics можно использовать из DPP

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis ® Thermodynamics можно вызвать из CAPE OPEN - совместимых пакетов Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox A.P.I. Экспорт файлов CAPE- OPEN "plug" Программы с CO Thermo Socket Aspen Plus, ProII, Aspen HYSYS, HTRI, gPROMS …

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Успешно протестировано с Aspen Plus Aspen Hysys PRO/II gPROMS ® Xist (HTRI) COCO COFE Belsim VALI INDISS COMSOL Можно сгенерировать CAPE-OPEN "Property Packages" для использования с совместимыми инструментами моделирования Термодинамику ProSim можно использовать в ПО, не содержащем хорошей собственной термодинамики Эксперт может подготовить в Simulis ® Thermodynamics модель сложной системы и передать коллегам для дальнейшего «безопасного» использования в их традиционных инструментах (Aspen Plus, ProSimPlus,…) CO Property Package созданный Simulis ® Thermodynamics Реализованы Thermo 1.0 и Thermo Simulis ® Thermodynamics Клиентское ПО Microsoft ® Excel ProSimPlus, MATLAB, etc Программы с CO Thermo Socket Aspen Plus, ProII, Aspen HYSYS, HTRI, gPROMS … CO thermodynamic "plug"

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox CAPE- OPEN "plug" A.P.I. Экспорт файлов Программы с CO Thermo Socket Aspen Plus, ProII, Aspen HYSYS, HTRI, gPROMS … Ваша программа (C++, VB, FORTRAN,…) Результаты для : Aspen TASC (PSF file) MS-Excel OLGA (PVT file) Simulis ® Thermodynamics можно использовать множеством способов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) О важности термодинамики Что включает Simulis ® Thermodynamics Как использовать Simulis ® Thermodynamics Как дополнить Simulis ® Thermodynamics Заключительные замечания Содержание

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Можно добавлять компоненты и редактировать свойства Включены методы оценки Инструменты регрессионного анализа данных экспериментов Можно добавить собственные базы данных (описан формат интерфейса) Вы можете дополнить Simulis ® Thermodynamics вашими компонентами H Cp k ij Своя БД Импорт БД

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Пример описания зависимости вязкости чистого компонента от температуры

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics В этом случае интерфейс программируется ProSim Хороший вариант в случае, когда у Вас есть большая программа и Вы сами не хотите заниматься ее интеграцией с Simulis ® Thermodynamics Можно добавить специальные библиотеки в Simulis ® Thermodynamics Специальные библиотеки Ваш код (C++, VB, FORTRAN,…) Импорт БД

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) REFPROP Standard Reference Database 23 Пример специальной добавленной библиотеки: REFPROP Simulis Thermodynamics БД NIST для хладагентов 84 чистых вещества и 5 псевдо-веществ (воздух…) Уравнения состояния для энергии Гельмгольца, MBWR, Bender… Импорт БД Специальные библиотеки

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Разработана специальная DLL, соответствующая программному интерфейсу Simulis Thermodynamics Для новых версий REFPROP перепрограммирования не требуется Все сервисы Simulis Thermodynamics доступны для моделей REFPROP: интерактивные вычисления, экспорт фалов PSF, построение диаграмм, и т.д. … Пример специальной добавленной библиотеки: REFPROP

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Разработать свой термодинамический пакет внутри Simulis ® Thermodynamics Simulis Thermodynamics Специальные библиотеки «Режим эксперта» VBScript или DLL Ваш пакет (C++, VB, FORTRAN,…) Импорт БД

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) «Режим эксперта» Предоставляет экспертам в области термодинамики простые стандартизированную возможность для: Разработки собственных термодинамических моделей Или интеграции в Simulis ® Thermodynamics существующих термодинамических моделей Дает при этом возможность использовать среду Simulis ® Thermodynamics (свойства чистых компонент, управление единицами измерения,…) Разработки можно использовать в различных приложениях (коммерческое и собственное ПО, Microsoft ® Excel, MATLAB ® …) Предлагаются 2 возможности: Программирование на VBScript Разработка внешних DLL

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Разработка на VBScript : самый простой способ Параметры функций должны соблюдать определенные правила (имя, тип, единицы) Программный код прямо вводится в Simulis ® Thermodynamics Предлагается готовый шаблон Множество доступных функций

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Язык VBScript хорошо известен (либо его легко выучить) Доступ к свойствам чистых компонент, управлению единицами измерения,… Однако, VBScript является интерпретируемым языком невысокая скорость расчета Полезен для прототипов, простых функций (Cp,…) Может быть первоначальным шагом Для более сложных разработок есть другой способ: разработка DLL Разработка на VBScript : самый простой способ

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Параметры функции должны удовлетворять определенному синтаксису (имя, тип) Поддержка пользовательских параметров Множество доступных функций Подключение внешней DLL (C++, Fortran,…) Тестирование «Режим эксперта»: разработка DLL

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Можно использовать любой язык (FORTRAN, C++,…) Можно использовать существующий код (с программной оболочкой для соблюдения синтаксиса программного интерфейса) Большая эффективность Можно использовать, чтобы сделать собственный код CAPE-OPEN - совместимым Предопределенный доступ к свойствам чистых компонент Дружественный пользовательский интерфейс для доступа к параметрам Не требуется полная переработка программы (можно использовать уже существующие модели) VBScript, внешние DLL и функции Simulis можно использовать одновременно (разные свойства рассчитывать по- разному) «Режим эксперта»: разработка DLL

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) VBScript, внешние DLL и собственные самостоятельные программы можно использовать одновременно (разные свойства рассчитывать по-разному) Функция Simulis используется, если нет функции на VBScript или внешней DLL Необходимо задать приоритет «Режим эксперта»

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Можно использовать внутри Simulis ® другие термодинамические пакеты CAPE-OPEN "socket" Внешнее ПО создающее пакеты CO (Aspen Properties, Multiflash, PPDS,…) Специальные библиотеки «Режим эксперта» VBScript или DLL Импорт БД

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Успешно протестировано с Multiflash (Infochem) PPDS (TUV-NEL) Aspen Properties (AspenTech) COM Thermo (AspenTech) IVCSEPThermoSystem (IVC-SEP) COCO TEA (AmsterCHEM), etc… Можно использовать внешние модели (CAPE-OPEN "Property Package") Если требуется, внутри Simulis ® Thermodynamics можно использовать другие коммерческие термодинамические библиотеки Simulis ® Thermodynamics Клиентское ПО MS-Excel ProSimPlus, MATLAB, etc Внешний Пакет свойств CAPE-OPEN Внешнее ПО создающее пакет CO (Aspen Properties, Multiflash, PPDS,…) Реализованы Thermo 1.0 и Thermo 1.1 CO thermodynamic "socket"

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics CAPE-OPEN "socket" Специальные библиотеки REFPROP Standard Reference Database 23 Внешнее ПО создающее пакеты CO (Aspen Properties, Multiflash, PPDS,…) Ваш пакет (C++, VB, FORTRAN,…) Simulis ® Thermodynamics позволяет интегрировать Ваше «Ноу-хау» H Cp k ij Ваша БД «Режим эксперта» VBScript или DLL Импорт БД Ваш пакет (C++, VB, FORTRAN,…)

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Ваш программа становится CAPE-OPEN «совместимой": Можно использовать ее в других приложениях Не требуется знания технологии CO Сокращение времени разработки Не надо больше полагаться на разработчика внешнего ПО для поддержки интерфейса с Вашим пакетом Примеры интересных комбинаций CAPE- OPEN "plug" Внешнее ПО, имеющее CO Thermo Socket Aspen Plus, ProII, Aspen HYSYS, HTRI, gPROMS … «Режим эксперта» VBScript, DLL Ваш пакет (C++, VB, FORTRAN,…)

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Используйте Ваш любимый термодинамический пакет в MATLAB ® без дополнительного программирования Примеры интересных комбинаций MATLAB Toolbox CAPE-OPEN "socket" Внешнее ПО создающее пакеты CO (Aspen Properties, Multiflash, PPDS,…)

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Можно использовать любимый термодинамический пакет в Вашем собственном ПО Примеры интересных комбинаций CAPE-OPEN "socket" Внешнее ПО создающее пакеты CO (Aspen Properties, Multiflash, PPDS,…) A.P.I. Ваше ПО (C++, VB, FORTRAN,…)

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Компоненты и модели REFPROP можно использовать в MS-Excel Используйте совместно точность REFPROP для хладагентов и дружественность Simulis ® Thermodynamics Примеры интересных комбинаций MS-Excel Add-In Спец. Библио- теки REFPROP Standard Reference Database 23

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Термодинамика – это основа для получения хороших результатов при моделировании Simulis ® Thermodynamics – мощный инструмент Полный набор расчетных моделей Расширенные БД и точный расчет фазового равновесия Полный спектр сервисов Всесторонние возможности интеграции Все сервисы Simulis ® Thermodynamics становятся доступными вызывающим приложениям Любое вызывающее Simulis ® Thermodynamics приложение автоматически становится CAPE-OPEN – совместимым Заключительные замечания

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis ® Thermodynamics - действительно открытое ПО Simulis ® Thermodynamics имеет несколько уровней использования Внутри MS-Excel или MATLAB ® для выполнения сложных инжененрных вычислений Вызываемое из других приложений, с использованием предлагаемых интерфейсов (CAPE-OPEN, etc…) Как основа для использования существующих и разработки новых термодинамических моделей для использования их в других приложениях Заключительные замечания

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Разные уровни использования могут существовать в рамках одной компании: Уменьшается время обучения Единые данные и результаты для разных приложений Легко организовать использование экспертов в области термодинамики Система для упорядочивания своего «ноу-хау» Если у Вас уже есть термодинамический пакет, Simulis ® Thermodynamics все равно пригодится! Благодаря невысокому уровню цен, стоимость лицензии не является препятствием Заключительные замечания

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis ® Thermodynamics Спасибо за внимание!

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) ProSim Программные решения для моделирования и оптимизации технологических процессов Web: ProSim SA Stratège Bâtiment A BP F Labège Cedex France Phone: +33 (0) Fax: +33 (0) ProSim, Inc. Science Center 3711 Market street, 8th floor Philadelphia, PA U.S.A. Phone: Fax: Свяжитесь с нами!

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Дополнительные слайды

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Термодинамическое равновесие двухфазной системы (например жидкость-жидкость) Уравнение состояния (T c, P c,, MR, BIP) Модель G E (BIP) P i °, EoS, v i ° Два широко используемых подхода Для широкой области T и P Но для неполярных компонент Для полярных компонент Но для низких давлений

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Принцип : уравнение состояния используется для широкой области. Оно включает сложные правила смешения на основе моделей коэффициентов активности: Уравнения состояния (EoS) SRK PR Модели коэффициентов активности Wilson NRTL UNIQUAC UNIFACs Правила смешения MHV1 MHV2 PSRK Соединяет преимущества уравнений состояния (широкая область применения) с преимуществами моделей G E (расчет для сильно неидеальной жидкой фазы) Модели EoS/G E

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Использованы SRK, MHV2 и NRTL Коэффициенты бинарного взаимодействия определенные экспериментом при 1 атм можно использовать для высоких давлений Модели EoS/G E : Ацетон - вода

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Разложение аминоспиртов:RRRNH + RRRN + H + Разложение воды:H 2 O H + + OH - Разложение H 2 S:H 2 S H + + HS - HS - H + + S 2- Гидролиз CO 2 :CO 2 + H 2 O H + + HCO 3 - HCO 3 - H + +CO 3 2- Образование карбамата (кроме тройных аминов): CO RRRN RRRNH + + RRRNCOO - Составляющие: H 2 S, HS -, S 2-, CO 2, HCO 3 -, CO 3 2-, RRRNCOO -, RRRN, RRRNH +, H 2 O, H +, OH - Химические реакции : Другой пример: расчет аминов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Условия термодинамического равновесия : Растворитель (вода) : Растворы : Модель Deshmuk и Mather, параметры подобраны Wieland et al. Уравнение состояния: Peng Robinson Модель расчета коэффициентов активности: Edwards Другой пример: расчет аминов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Другой пример: расчет аминов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Другой пример: расчет аминов

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Термидинамика Химические реакции Модели аппаратов Численные методы GUI Традиционные программы моделирования Монолитные (разделены на несколько файлов исходного кода и DLLs) ProSimPlus Термодинамические расчеты выполняются отдельным компонентом (Simulis ® Thermodynamics) Модели аппаратов Хим. реакции GUI Численные методы Thermodynamics Simulis ® Thermodynamics ProSimPlus также реализует интерфейс CO Unit Socket Этот компонент реализует интерфейсы CAPE-OPEN (Plug & Socket) Интеграция с ProSimPlus ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Формальдегид высокореактивен и обычно растворен в воде или метаноле Смесь формальдегида с водой и/или метанолом сложно считать, поскольку формальдегид реагирует с обоими [1]Michael Albert, Baudilio Coto Garcia, Cornelius Kreiter and Gerd Maurer Vapor-Liquid and Chemical Equilibria of Formaldehyde-Water Mixtures AIChE Journal, September 1999, Vol. 45, N° 9, pp [2]Michael Albert, Baudilio Coto Garcia, Christian Kuhnert, Roger Peschla and Gerd Maurer Vapor-Liquid Equilibrium of Aqueous Solutions of Formaldehyde and Methanol AIChE Journal, August 2000, Vol. 46, N° 8, pp [3]Y.Q. Liu, H. Hasse and Gerd Maurer Enthalpy Change on Vaporization of Aqueous and Methanolic Formaldehyde Solutions AIChE Journal, November 1992, Vol. 38, N° 11, pp В Simulis ® Thermodynamics реализована модель предложенная Prof. Gerd Maurer (Kaiserslautern University) Пример процесса с формальдегидом

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Образование метиленгликоля (MG) Образование полиоксиметиленгликоля (MG n ) n 2 Образование hemiformal (HF) Образование polyoxymethylene hemiformals (HF n ) n 2 Участвующие химические процессы

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Polyoxymethylene glycols учитываются до MG5 - HO(CH 2 0) 5 H Polyoxymethylene hemiformals учитываются до HF5 - CH 3 (OCH 2 ) 5 OH Каталитический процесс Моделируемый в ProSimPlus ®

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Жидкая фаза: Химически реактивная смесь (вода, метанол, формальдегид, methylene glycol, polyoxymethylene glycols, hemiformal и polyoxymethylene hemiformals) Неидеальность - соответствующий вариант UNIFAC Паро-жидкостное равновесие - обобщенный закон Рауля Специальный метод расчета энтальпии (учитывающий распределение олигомеров в жидкой фазе) Паровая фаза: идеальная но но учитывается химическое равновесие (образование methylene glycol и образование hemiformal) Расчет системы

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Коэффициенты распределения FA в системе FA-вода-метанол Концентрация HF, HF2 and HF3 при химическом равновесии при 276 K Примеры результатов, полученных в Simulis ® Thermodynamics

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Пакет программ ProSim MS-Excel Add-In MATLAB Toolbox A.P.I. Экспорт файлов Пример разработанного интерфейса С DPP: расчет параметров регрессии (Dechema) Использование Simulis ® Thermodynamics в DPP

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Коэффициенты бинарного взаимодействия (BIP) в базах данных систем моделирования технологических процессов имеют ограничения: Доступны для ограниченного числа систем Получены не всегда анализом тех же моделей, для которых используются при моделировании Модели расчета упругости паров в программах моделирования не всегда соответствуют доступным данных Получены из данных паро-жидкостного равновесия. Поэтому дают хорошие результаты для предсказания равновесия, но часто плохо предсказывают другие свойства: избыточные энтальпии,… Зачем нужен регрессионный анализ данных?

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Закрывает разрыв между теплофизическими данными (отдельными измеренными значениями) и моделями в программах моделирования технологических процессов Помимо выбора и графического показа данных, DPP выполняет подбор параметров моделей, а также сравнение моделей между собой (например моделей NRTL vs. Wilson vs. UNIQUAC или сравнение упругости паров по уравнениям Antoine vs. Wagner). DPP: Data Preparation Package from DPP и Simulis ® Thermodynamics

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Базы данных: DETHERM (Dechema) DIPPR TRC In-house etc… Данные Simulators: AspenPlus ProII ProSimPlus etc… Параметры моделей Термодинами- ческие модули: Aspen Properties IK-CAPE Thermodynamics Simulis ® Thermodynamics Поскольку параметры должны быть увязаны с моделями, для которых они будут использоваться, DPP не сожержит термодинамических моделей GUI Графическ. подсистема Optimizer Neutral File Interface (IK-CAPE PPDX) Thermo Interface DPP Архитектура DPP

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Обеспечивает одновременный регрессионный анализ нескольких типов данных экспериментов например: VLE + LLE + HE + + Азеотропы Можно задать разные веса разным наборам данных Использовать различные функции ошибок Наим. квадратов, 2, Абсолютную, Maximum-Likelihood + 2,... Ограничить некоторые переменные или задать их значения Использовать оптимизационные алгоритмы с учетом типа решаемых задач Simplex (Nelder-Mead), Powell, Fletcher-Reeves, Broyden- Flechter-Goldfarb-Shanno, Gauss-Newton modified The Optimizer (оптимизатор): сердце DPP

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Задание данных Выбор компонент Выбор моделей Сохранить задачу Как файл *.yyy Внутри X Thermo package Загрузить файл *.yyy Внутри DPP Выполненная работа может быть использована только для продуктов X Inc. Интерфейс нужно обновлять для каждого нового релиза продуктов X Inc. (поддержка нескольких интерфейсов) X Inc. products Выбранные параметры модели Экспорт параметров как файл *.xxx Загрузка данных Базы данных : DETHERM (Dechema) DIPPR In-house etc… Данные Оптимизировать DPP Optimizer X Thermo (DLLs) (Модели и VLE равновесие) Последовательность действий Традиционные термодинамические пакеты

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Оптимизировать DPP optimizer Simulis ® Thermodynamics (модели и VLE равновесие) Задание данных Выбор компонент Выбор моделей Прямой доступ к Simulis ® Thermodynamics "calculators" editor Внутри DPP CAPE-OPEN compatible modeling environment (AspenPlus, HTRI, gPROMS, …) Simulis ® Thermodynamics ПО-клиент MS-Excel, MATLAB, ProSimPlus, etc БД DETHERM, DIPPR, TRC, In-house, etc… Данные Загрузка данных Создать "Simulis Thermo Package" CAPE-OPEN совместимый Пакет ТФС Термодинам. модель, наиболее подходящая на основании данных экспериментов CAPE-OPEN совместимое ПО (AspenPlus, HTRI, gPROMS, …) Последовательность действий для Simulis ® Thermodynamics

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) В больших организациях термодинамические модели могут готовиться «Экспертом по термодинамике». Эксперт: Проверяет данные по индивидуальным компонентам, Выбирает адекватную термодинамическую модуль, Подбирает коэффициенты бинарного взаимодействия, etc… Для более надежного моделирования конкретного процесса При использовании Simulis ® Thermodynamics, знания такого эксперта будут доступны всей организации Концепция «пакета данных»

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Он сохраняет и защищает свои знания создавая «пакет данных» «Пакет данных» содержит всю информацию, нужную для расчета конкретной системы (данные, модели, параметры) Концепция «пакета данных»

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Таким «пакетом данных» легко управлять благодаря автоматически генерируемой программе… …которая разошлет его по или интернет всем конечным пользователям компании Концепция «пакета данных»

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Конечные пользователи смогут использовать эту модель: в своем обычном ПО (пакеты данных CAPE-OPEN - совместимы) с той же эффективностью не заботясь больше от термодинамике без риска случайной модификации полностью единообразно с другими расчетами для данного продукта Концепция «пакета данных»

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Поддержка комбинации VBScript, внешней DLL и встроенных моделей Встроенная DLL для расчета H и Cp DLL пользователя для расчета H и Cp H (Cp) Cp H (Cp) Cp H (Cp) Однако, "true re- entrance" между режимами нет «Режим эксперта»

Семинар ProSim / NTP Truboprovod (Москва) – 28 октября 2011 Презентация Simulis Thermodynamics - Stéphane Déchelotte (ProSim) Simulis Thermodynamics Можно использовать любимый термодинамический пакет совместимый только с Thermo 1.0… CAPE-OPEN "socket" Внешнее ПО создающее пакеты CO (Aspen Properties, Multiflash, PPDS,…) 1.0 … и наоборот Примеры интересных комбинаций CAPE- OPEN "plug" ПО имеющее CO Thermo Socket Aspen Plus, ProII, Aspen HYSYS, HTRI, gPROMS … 1.1 … в приложениях совместимых только с Thermo 1.1…