HYSYS入门（2）

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date: 2021-08-25 10:04:37
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上一篇文章讲到逻辑单元模拟中的设置器，接着讲

循环器

主要作用就是求解物流循环，加速循环回路收敛

也就是实际容差=10×100×0.001=1，也就是说循环物流在99-101kmol/h之间都算收敛

不同的传递属性及容差：

属性传递方向：

可以设置向前，向后，或者不传递

采取部分步骤的意思就是在循环还没有完全建立的时候，部分流股里并没有流量，需要及时的去求解一些参数

如果不勾选的话就是等待循环建立，流股解算完毕之后把完整的参数进行传递

组分灵敏度就是对流股里某一个组分的灵敏度进行设置，达到更加容易收敛的效果，一般来说用不到

案例模拟

在第一个例子中，使用循环器将分离罐顶部的气相通过循环器返回到压缩机

新建一个循环器，混合器，链接工艺流股：

可以看到解算器已经解算完毕，流股状态正常，这个时候就需要把流股6链接到压缩机入口，也就是混合器上即可：

可以看到循环器达到最大迭代次数，解算有警告，更改迭代次数即可：

收敛完成，无警告无错误

平衡器

通用的物料平衡和能量平衡单元

平衡器有六种平衡模式

第一种是组分摩尔流量，只传递组分的摩尔流量，不做能量衡算，不传递温度压力

第二种是质量流量，可以通过质量守恒来反算在反应过程中某一位置的未知量

第三种是热流量，不传递组分，不传递流量，做热量衡算

第四种就是一和三组合，第五种就是二和三组合

第五种是通用模式，也就是几个的加和，传递组分，流量，热量等

第四种和第五种全部参数都进行传递，凡是有一些小的区别

第四种传递的是组分摩尔流量和热流量，但是它的质量流量是通过摩尔流量反算得到的，第六种就是直接传递

电子表格模块

执行数值逻辑运算，流程赋值

用户可以利用电子表格添加过程变量，添加公式、函数以及逻辑操作，导入和导出变量数据，数据自由传递等

变量的导入：可以直接复制粘贴，或者拖拽添加进表格中，还可以在表格中右键，选择添加输入变量，导入想要的变量

变量的导出：导出和导入基本一样

变量的删除：右键变量，选择接触导入链接

表格中的函数，必须以+、=、@开始，=号主要是简单的数学运算，比如=A1+A2，@符号主要是逻辑运算，包括对数运算、三角函数等

开平方根使用@SQRT ，阶乘使用! ，Π（圆周率）使用Pi ，逻辑运算支持布尔逻辑

基本上，常用的操纵器模块就这么多，下面开始简单单元模拟的学习

单元模拟

混合器、分流器就不说了，很简单，和aspen一模一样

分离器

进口压降也就是当进料为200的时候，气液两相出料都是减去这个压降，蒸汽出口压降就是只有气相出口的压降

分离器还可以加一个热负荷的流量，热负荷只会改变罐体的温度，不能改变压力，同时，当罐体的温度改变时罐子的气液两相产品流量也会改变

对雾沫夹带进行设置

泵

通过一个小例子来学习吧：

工质是水，物性选择NBS steam，温度25℃，压力100kPa，流量100m3/h

• 当出口压力设置为900kPa，泵绝热效率为70%时，求解泵的轴功率和有效汽蚀余量

• 已知泵的曲线方程为He=300-2qv-0.005qv2，求解泵出口压力

• 已知泵的特性曲线如表所示，求解泵出口压力

  Q流量（m3/h）	H扬程（m）	效率（%）
  83.4	54	60
  111.2	51	64
  139	48	67

首先是第一问，设置如图：

结果如下：

第二问设置如下：

结果如下：

第三问设置如下：

注意单位

使用曲线计算前将泵的参数中绝热效率删除

结果如下：

压缩机和膨胀机

压缩机分类主要有三种：离心式、往复式、螺杆式

膨胀机主要是离心式

螺杆式类似于往复式，是一种正位移压缩机，分为干式和喷油两种

主要使用离心式压缩机和膨胀机，这两个设置参数基本一致，选用压缩机进行介绍：

绝热闪蒸、绝热膨胀、节流膨胀

例题：将同一工质，异丁烷，温度150℃，2000kPa，100kmol/h，进行绝热闪蒸、绝热膨胀和节流膨胀至相同压力1000kPa，比较出口温度并计算膨胀机轴功率（物性选择PR方程）

绝热闪蒸

设置闪蒸罐压降为1000kPa，出口结果温度为：

由150℃降低到140.6摄氏度

绝热膨胀

新建一个流股，因为数据和流股1完全一致，所以可以通过以下方法直接导入：

进行绝热膨胀设置：

设置等熵效率为99.9999%（不可能达到100%故不允许设置百分百，所以设置一个接近百分百的数值即可）

设置压降为1000kPa

查看结果：

温度从150℃降到了125.4℃

节流膨胀

设置节流阀压降：

查看结果：

温度由150℃降到了140.6℃

可以看到，绝热闪蒸和节流膨胀是很相似的，实际上和先经过节流再进入分离罐是一模一样的，也就是将绝热闪蒸的压差在管道中通过阀门来实现

绝热膨胀后的温度比绝热闪蒸更低，是因为在绝热膨胀过程中对外做了功，而绝热闪蒸和节流膨胀过程中物流的高压能量并没有被利用

在实际中可以使用膨胀机让物流降低到更低的温度，回收能量，典型的例子就是朗肯循环

传热单元

冷却器/加热器

主要用来模拟单股物流与能流的热量交换

若进口状态已知，换热器需要给出压力变化，也就是压降、出口压力以及出口温度

换热器的吸热量=物流的质量流量×进出口的焓差

空冷器

模拟以空气为传热介质的热量交换

空冷器的吸热量=传热系数×总的传热面积×进出口温差

例题：将80℃，100kPa，1kmol/h的水降温至50℃，物性选择ASME steam，求解：

• 用冷却器时，求解冷公用工程（冷却水）的用量
• 用空冷器时，求解在空气出口温度不大于40℃的情况下空气的用量

冷却器的设置如下：

设置冷却器压降为0（可根据实际情况设置，一般来说为10-20kPa），出口温度设置为50℃

设置公用工程冷却水：（双击能流Q-100）

得到冷却水的用量：

空冷器设置：

设置压力降为0：

设置出口温度为50℃：

删除默认设计空气流量：

设置空气出口温度：

查看结果：

需要的空气流量为129.5方每小时

管壳式换热器

管壳式换热器的热平衡=冷物流的质量流量×(冷物流进出口焓值-进口焓值)=热物流的质量流量×(热物流进口焓值-出口焓值)

管壳式换热器有五种计算模型，分别是：简易端点模型、简易加权模型、简易稳态校核模型、动态校核模型、严格模型

常用的就是前两种：

• 简易端点模型：适用于物流无相变和Cp相对恒定的工况
• 简易加权模型：适用于非线性换热问题，且只适用于逆流换热

例题：利用25℃，100kPa的冷却水来冷却200℃，2000kPa，100kmol/h的R600a(异丁烷)流股，将其冷却到150℃，其中泵的压力增量为200kPa，泵效率为75%，换热器冷却水出口温度50℃，换热器选择简易加权模型，求解泵的消耗功

工质异丁烷物性选择为PR方程，水物性选择为ASME steam

如下：

搭建换热器流程：

设置流股1，为异丁烷工质：

设置换热器模型为简易加权：

忽略换热器压降：

更改流股5的物性包，换成工质水的物性：

设置流股5条件，为纯工质水：

设置泵压差和绝热效率：

设置换热器出口流股4的温度：

设置换热器出口流股2的温度：

解算完成：

小技巧：

在换热器的规定界面，有一个自由度的参数，如图所示：

此时已经解算完毕，所以自由度是0，当任意删除掉一个换热器出口温度的时候，这个自由度就会变成1，说明在流程中还缺少一个条件未设置

其他的模块也是同样的

查看本题结果：

需要的冷却水流量：

今天就到这里啦，我是乙醇，下次见~

2021.8.27更新

补充一下，换热器中这个间隔的参数

在选择简易加权模型时，会有这个间隔的参数设置，一般来说不用特意去设置，但是习惯上会更改一下，一般在一百以内取值即可

那么这个参数是啥意义呢，它是加权模型的权重，权重越大模型准确度越高，当然计算也更加的缓慢，一般来说100以内足以，更大一点更容易收敛