Session 3.2. Các tiện ích của HYSYS

1. Session 3.2.Các tiện ích của HYSYS

2. Revise Nhập các thành phần của dòng Name: Feed Molar Flow: 100 kgmol/h Bốn tham số cần khai báo cho dòng nguyên liệu là: Composition Flowrate Hai trong số các tham số sau: Temperature Pressure Vapor/phase fraction

3. Tính toán Flash • Tính toán thông số thứ 3: • Nhập thành phần của dòng • Nhập hai trong số các thông số là nhiệt độ, áp suất hoặc phần hơi • Tính toán nhiệt độ hay áp suất điểm sương (dew point): t, P • Phần hơi (Vapour Fraction) = 1.0 • Nhập áp suất hay nhiệt độ của dòng • Để tính toán nhiệt độ điểm bọt hay áp suất điểm bọt (bubble point) • Phần hơi là 0.0 • Nhập áp suất hay nhiệt độ của dòng Chú ý màu chữ của các giá trị trong Hysys Màu xanh: do người nhập, Màu đen do chương trình tự tính toán, Màu đỏ: những giá trị do Hysys để mặc định và có thể thay đổi bởi người dùng

4. Tính toán Flash • P = 4000 kPa, nhiệt độ điểm bọt (bubble point) = ? • P = 4000 kPa, nhiệt độ điểm sương (dew point) = ? • P = 4000 kPa, T = 1000C, phần hơi (vapour fraction) = ? Dùng chuột để resize lại cửa sổ xem tính chất của dòng

5. Các tiện ích kèm theo

6. Tiện ích Envelope Mục đích: kiểm tra các mối quan hệ giữa các đại lượng cường độ và đại lượng khuếch độ (P, V, T, H, S). Tiện ích Envelope có thể đưa ra được đồ thị của các mối quan hệ sau: Áp suất – nhiệt độ (P-T) Áp suất – thể tích (P-V) Áp suất – Enthalpy (P-H) Áp suất – Entropy (P-S) Nhiệt độ – Thể tích (P-V) Nhiệt độ – Enthalpy (T-H) Nhiệt độ – Entropy (T-S) Yêu cầu: Để sử dụng được tiện ích này, yêu cầu tối thiểu là phải biết được thành phần của dòng, kể cả khi dòng chỉ có một thành phần

7. Tiện ích Envelope Cách truy cập vào tiện ích: Utilities (Ctrl+U): Lựa chọn “Envelope”. Kích vào nút “Add Utility”. Cửa sổ hiển thị tiện ích Envelope xuất hiện. Chọn dòng Feed trong mục Select Stream Mục “Design” sẽ chỉ ra các giá trị tới hạn và các giá trị lớn nhất cho envelope. • Nhiệt độ và áp suất tới hạn Tc, Pc (critical temperature and pressure) cho dòng Feed là bao nhiêu? • Nhiệt độ và áp suất lớn nhất (Cricondentherm and Cricondenbar) cho dòng Feed là bao nhiêu?

8. Giản đồ P-V cho hệ một cấu tử Với một chất tinh khiết Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ mà tại đó khi tăng áp suất lên dòng khí không thể bị hóa lỏng Tại điểm tới hạn C(Tc, Pc), khí rất đậm đặc nhưng chưa phải là lỏng Mỗi chất có một điểm tới hạn riêng. Từ Tc, Pc ta có thể tính được nhiệt độ rút gọn Tr và áp suất rút gọn Pr theo công thức: C: điểm tới hạn T: điểm 3 pha

9. Giản đồ P-V cho hệ một cấu tử G (Bubble point): điểm mà tại đó lượng khí còn như rất nhỏ và bắt đầu chuyển sang trạng thái lỏng F (Dew point): điểm mà tại đó lượng lỏng còn như rất nhỏ và bắt đầu chuyển sang trạng thái khí T = constant Liquid Liquid & gas Gas

10. Giản đồ P-V cho hệ hai cấu tử Khái niệm về điểm tới hạn dùng cho hệ một cấu tử không áp dụng được với hệ nhiều cấu tử. Trong hệ hai cấu tử, pha lỏng và khí có thể cùng tồn tại tại áp suất và nhiệt độ trên điểm tới hạn. Với hệ nhiều cấu tử, điểm tới hạn được định nghĩa là điểm mà tại đó tất cả các tính chất của lỏng và khí là giống nhau Pm Liquid Gas Pm: cricondenbar Tm: cricondentherm Tm

11. Tiện ích Envelope Chuyển sang mục “Performance” để hiển thị envelope. Kích vào mục “Table” để hiển thị dữ liệu envelope dạng bảng. (Các giá trị dạng số có thể được copy từ Hysys sang Microsoft Excel bằng việc sử dụng lệnh copy, Ctrl C, và sau đó sử dụng lệnh dán, Ctrl V.

12. Tiện ích Envelope • Nhiệt độ điểm bọt (bubble point) ở 4000 kPa? • Nhiệt độ điểm sương (dew point) ở 4000 kPa? • Nhiệt độ của dòng Feed với 50% lượng chất ở pha hơi (50% quality) ở 5000 kPa? • Nhiệt độ kết tinh nước (hydrate) ở 5000 kPa? Phương pháp nội suy??? So sánh kết quả bubble point và dew point với kết quả đã tính toán ở phần trước

13. Tiện ích Property Table Mục đích: Tiện ích của bảng tính chất là cho phép chúng ta kiểm tra các dải tính chất trên một khoảng điều kiện theo cả dạng bảng và dạng đồ thị. Tiện ích này sẽ tính toán các biến phụ thuộc nếu người sử dụng cho biết các khoảng hay các giá trị của biến độc lập.

14. Tiện ích Property Table Utilities (Ctrl+U): chọn Property Table>Add Kích vào nút “Select Stream” và lựa chọn dòng Feed>OK The first Independent Variable: Pressure Thay đổi phương thức biến đổi áp suất là “State”, tức là các giá trị đã được cho trước. Trong khung nhập các giá trị 2500, 5000, 7500, và 9000 kPa. The second Independent Variable: Temperature Thay đổi biên dưới và biên trên lần lượt là 00C (320F) và 1000C (2120F). Số lượng các điểm tăng mặc định là 10 điểm. Chuyển sang mục “Dep. Prop”>Add và chọn lần lượt các tính chất sau: Mass Density, Thermal Conductivity, Specific Gravity Kích vào nút “Caculate” để tạo ra bảng tính chất. Kiểm tra kết quả của bảng tính chất theo cả dạng đồ thị và dạng bảng trong mục “Performance”.

15. Phân tích kết quả dòng • Kích đúp vào dòng Feed, kéo bảng rộng ra cho đến khi nhìn được tất cả các pha Các thông tin chi tiết của dòng có thể thấy ở mục Conditions, Properties • Mở Workbook bằng biểu tượng có trên thanh Toolbar. RC>Setup Material stream>add>Stream • Rename thành “Other props” • Variable: delete hết các biến mặc định, thêm Cp/Cv, Nhiệt bay hơi khối lượng (Mass Heat of Vapourization), Enthalpy phân tử gam thể tích (Molar Enthalpy) • Đóng cửa sổ này khi chúng ta đã hoàn thành và quay trở lại Workbook. • Workbook bây giờ sẽ bao gồm cả mục “Other Prop”. Mục này chỉ ra các giá trị của Cp/Cv, Nhiệt bay hơi khối lượng, và Enthalpy phân tử gam thể tích.

16. Cp/Cv • Nhiệt dung riêng (Specific heat) là lượng nhiệt cần thiết để đun nóng một mol chất lên 1 độ Nhiệt dung riêng đẳng tích Cv Nhiệt dung riêng đẳng áp Cp • Cp/Cv, k, specific heat ratio k = Enthalpy H/Internal energy UEnthalpy H = Cp * TInternal energy U = Cv * TSpecific heat ratio (k) k = Cp/Cv Specific heat and Gas constant RR = Cp - Cv

17. Mass Heat of Vapourization • Nhiệt bay hơi khối lượng (Mass Heat of Vapourization) là lượng nhiệt cần thiết để chuyển hóa 1g lỏng thành khí • VD: Nhiệt bay hơi khối lượng của nước là: 2260J/g • Biết được đại lượng này ta có thể tính toán xem cần bao nhiêu lượng nhiệt để hóa hơi hoàn toàn một khối lượng nước biết trước

18. Molar Enthalpy Hm • Molar Enthalpy là lượng nhiệt chuyển hóa trong phản ứng trên một mol C: specific heat U: nội năng của hệ Q: nhiệt sinh ra khi thực hiện một công A H: thế năng của hệ H: biến thiên Enthalpy: diễn tả sự biến thiên thế năng nhiệt động của hệ, thường được dùng để tính công có ích của một "hệ nhiệt động kín" dưới một áp suất không đổi. Nguyên lý 1: Từ đó suy ra: U, H: hàm trạng thái Q, A: hàm quá trình

19. In dữ liệu của dòng và của Workbook Trong Hysys chúng ta có khả năng in các dữ liệu của dòng, các quá trình hoạt động, và các Workbook. • In các dữ liệu trong Workbook • Mở Workbook • Kích chuột phải trên thanh tiêu đề của Workbook. • Lựa chọn “Print Datasheet”. Cửa sổ để ta lựa chọn các khối dữ liệu cần in sẽ xuất hiện. • Từ danh sách chúng ta có thể in, hoặc xem trước bản in của bất kỳ dữ liệu nào. • In một dữ liệu dòng riêng biệt Để in dữ liệu cho một dòng riêng biệt, chúng ta phải nhấp chuột phải lên thanh tiêu đề của dòng cần in trong Workbook, các bước còn lại thực hiện như đối với việc in Workbook đã trình bày ở trên.

20. Task 3.2.1 Nhóm: Đọc và dịch tài liệu 3.2.1. Utilities Yêu cầu: ở mỗi tính chất cần phải đưa ra được định nghĩa, mục đích các thông số mà chương trình đưa ra (Wh-question: what, how) Hạn nộp:

21. Learning outcome in session 3.2 • Thành thạo các thao tác thêm dòng, nhập thành phần của dòng • Hiểu được cách thêm một Utilities, thực hành một số các tiện ích để tính toán tính chất cho dòng: phase envelope, table property • Ôn lại một số kiến thức cơ sở Hóa Lý • Phân tích và lựa chọn in kết quả của dòng và workbook

22. Homework • Hãy thực hiện tính toán flash P-T cho dòng GasWell2. Đặt áp suất là 7500 kPa và nhiệt độ là 100C. Phần hơi là bao nhiêu? • Thực hiện một tính toán điểm sương cho dòng GasWell2. Đặt áp suất là 7500 kPa. Nhiệt độ điểm sương là bao nhiêu? • Thực hiện một tính toán điểm bọt cho dòng GasWell2. Nhập áp suất là 7500 kPa. Nhiệt độ điểm bọt là bao nhiêu? • Sử dụng tiện ích Envelope để xác định Tc, Pc, Tr, Pr cho dòng GasWell2. Từ đó tính hệ số Z của dòng (hệ số nén dặc trưng cho khí thực). Hiển thị dữ liệu envelope dưới dạng bảng trong Excel. Tr, Pr (nhiệt độ và áp suất rút gọn, reduced) Tr = T làm việc/Tc Pr = P làm việc/Pc

23. Homework • Sử dụng “Envelope Phase” để tìm các điểm sau: • Điểm tới hạn cho GasWell1: • Áp suất tới hạn cho GasWell1: • Nhiệt độ điểm bọt cho GasWell3 ở 6000 kPa: • Nhiệt độ điểm sương cho GasWell1 ở 4000 kPa: • Nhiệt độ của GasWell1 với 50% lượng chất ở pha hơi ở 8000 kPa: • Nhiệt độ kết tinh nước cho GasWell2 ở 7500 kPa • Sử dụng Workbook để tìm các giá trị sau: • Nhiệt độ điểm bọt cho GasWell3 ở 6000 kPa • Nhiệt độ điểm sương cho GasWell1 ở 4000 kPa • Nhiệt độ của GasWell1 với 50% lượng chất ở pha hơi ở 8000 kPa • Sử dụng tiện ích “Hydrate Formation” để tìm nhiệt độ kết tinh nước cho GasWell1 và GasWell2