مقدمه :
همگام با پیشرفت تواناییهای کامپیوتری پیشرفتهای عمده ای در مدله کردن و شیشه سازی فرآیندهای جداسازی چند مرحلهای انجام گرفته و مدلهای ریاضی انعطاف پذیرتر و واقعی تر گشته اند.هنوز نیز معادلات تجربی و پیچیده ترمودینامیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند .ظهور الگوریستمهای جدید هنوز ادامه داشته و الگوریستمها قدیمی نیز در حال تصحیح می باشند.
در اینجا اساس مدلهای ریاضی تنها بمنظور ایجاد پیش زمینه لازم مطرح می گردند.
باید به این نکته اشاره نمود که برای یک مهندس مسئله انتخاب بهترین روش «بطور نسبی»برای کاربردهایی که وی مد نظر دارد .با توجه به وجود الگوریستمهای مختلف ،دشوار بوده و این افراد باید برای کاربردهای مختلف به استفاده از الگوریستمهای مختلف اقدام ورزند.
در اینجا به سه دسته اصلی از روشهای حل اشاره می شود .اگرچه تعداد زیادی الگوریسم پیشنهاد شده امابطور کلی می توان این الگوریستمها را در سه دسته کلی زیر تقسیم بندی نمود.
الف: روش مبتنی بر دسته بندی معادلات (1)
ب: دسته روشهای ریلاکسشین (2)
ج: روشهای مبتنی بر حل همزمان معادلات (3)
(مشکل اساسی در رابطه با روشهای حل همزمان نیازمندی به تقریب اولیه خوب برای مسائل مشکل و نیز نیاز به حافظه بالا و زمان اجرای بالا می باشد.)
-از نقطه نظر مهندسی چهار قسمت اصلی در شبیه سازی پروسه های جداسازی چند مرحله ای موجود است که عبارتند از:
1)پیش بینی دقیق خواص ترمودینامیکی نظیر نسبت تعادل «K » و آنتالپی ها
2)ارائه مدل ریاضی عمومی بیان کننده سیستم.
3)ایجاد روش حل معتبر و موثر.
4)کاربرد مستقیم این روشها در مسائل طراحی
مدل ریاضی ارائه شده باید تا حد امکان عمومیت داشته باشد ،بنحوی که بتوان یک مدل را برای چندین فرایند بکار برد .تمام این مدلها با معادلات مبنای موازنه جرم و حرارت و روابط تعادلی آغاز می گردند.
این معادلات باید بتواند راندمان مراحل ،واکنش شیمیایی ،ریفلاکسهای جانبی (1)و… را نیز شامل گردد .بعلاوه باید در این مدلها محدودیتهای سیستم و یا شرایط مشخص شده فرایند را نیز در نظر گرفت.
اگرچه ایجاد یک مدل فراگیر کار چندان دشواری نیست اما بدست آوردن روش حلی که بتواند این مدلهای فراگیر را بطور مؤثر حل کند دشوار می باشد.بدین دلیل کلیه مدلهای شبیه سازی معمولاً همراه با یکسری فرضیات ساده سازی می باشند.
شبیه سازیهای پیچیده فرایندهای جداسازی چند مرحله ای دربرگیرنده حل مجموعه ای از معادلات جبری غیر خطی می باشند (لازم به ذکر است که اگر شبیه سازی دینامیکی مد نظر باشد عده ای از این معادلات ،دیفرانسیل غیر خطی خواهد بود.)که حل چنین سیستمهایی متضمن روشهای تکرار است.اگرچه این مسائل همگی دارای ساختار معادلاتی یکسانی می باشند اما مشخصه های همگرایی حل از یک نوع مسئله به نوع دیگر و نیز از یک نوع الگوریستم به نوع دیگر متفاوت است .
فهرست مطالب
عناوین-------------------------------------------- صفحه
مقدمه-------------------------------------------------- 1
مدل ریاضی---------------------------------------------- 3
شبیه سازهای---------------------------------------------- 7
روشهای مبتنی بر دسته بندی معادلات----------------------------- 9
دسته بندی بر اساس مراحل------------------------------------ 10
دسته بندی بر اساس نوع معادلات-------------------------------- 11
) روش ریلاکسیشن----------------------------------------- 14
دسته روشهای حل همزمان------------------------------------ 17
مروری بر دینامیک پروسه های تقطیر------------------------------ 22
مدل های دینامیکی------------------------------------------ 22
مدل های موضعی------------------------------------------- 25
روش های موجود------------------------------------------ 26
بدست آوردن مدل های موضعی--------------------------------- 27
مدل های موضعی برای مخلوطهای ایده آل-------------------------- 28
مدل های موضعی برای مخلوط های غیر ایده آل---------------------- 30
ملاحظات طراحی در رابطه با مدل های موضعی---------------------- 31
تاثیر ترمهای غلظتی بر روی محاسبه مشتقات مقادیر K برای مخلوط های
غیر ایده آل---------------------------------------------- 32
معرفی مدل ارائه شده---------------------------------------- 34
تئوری روش---------------------------------------------- 34
مراحل حل----------------------------------------------- 38
روش دسته بندی معادلات------------------------------------- 38
محاسبه پارامترهای مدل و تصحیح آنها---------------------------- 39
تصحیح پارامترهای مدل-------------------------------------- 40
ملاک تصحیح پارامترها-------------------------------------- 45
محاسبه ماتریس ژاکوبین مورد استفاده در معادلات موازنه اجزاء----------- 46
معرفی برنامه---------------------------------------------- 47
معرفی سابروتینهای اصلی برنامه--------------------------------- 50
ارائه نتایج – بحث و نتیجه گیری--------------------------------- 55
خواص ترموفیزیکی و هیدرولیک سینی ها-------------------------- 69
خواص فیزیکی-------------------------------------------- 69
ویسکوزیته----------------------------------------------- 71
ضریب نفوذ---------------------------------------------- 74
ضریب نفوذ در مایعات--------------------------------------- 74
خواص ترمودینامیکی---------------------------------------- 77
ضرایب فعالیت-------------------------------------------- 79
آنتالپی فاز بخار-------------------------------------------- 82
آنتالپی فاز مایع-------------------------------------------- 83
فشار بخار------------------------------------------------ 83
گرمای نهان تبخیر------------------------------------------- 84
محاسبه مقادیر مربوط به هیدرو لیک سینی ها------------------------ 84
افت فشار------------------------------------------------ 84
راندمان سینی---------------------------------------------- 86
پروژه شبیه سازی برج تقطیر
