aspenplus軟件在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用

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1、AspenPlus軟件在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用第16卷第9期2010年9月江蘇技術(shù)師范學(xué)院JOURNALOFJIANGSUTEACHERSUNIVERS1TYOFTECHNOLOGYVol」6.NO.9Sep.,2010AspenPlus軟件在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用張春勇，鄭純智，汪斌，張國(guó)華，文穎頻,張紀(jì)霞(江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇常州213001)摘要:化工原理是?LI內(nèi)容廣，實(shí)踐性強(qiáng)的課程.為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，將AspenPlus軟件應(yīng)用于化工原理教學(xué).介紹了AspenPlus軟件在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用,論述了將AspenPlus軟件強(qiáng)大的參數(shù)

2、化建模功能應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程?將AspenPlus引入到化工原理教學(xué)屮，有助于學(xué)生對(duì)化工原理的理解，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高.關(guān)鍵詞:AspenPlus;應(yīng)用;化工原理中圖分類(lèi)號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674—8522(2010)09—0078—04O引言化工原理屬于工程學(xué)科范圍，與工程實(shí)踐聯(lián)系密切.1913年美國(guó)麻省理工學(xué)院首先開(kāi)出一門(mén)名為"PrinciplesofChemicalEngineering,'6tl新課,1923年,wHWalker等人編著并出版了世界第一部關(guān)于化工單元操作的著作《化工原~))(PrincipIesofChemicalEngine

3、ering)[b.].AspenPlus是美國(guó)麻省理工學(xué)院于20世紀(jì)70年代后期研制開(kāi)發(fā)的大型化工模擬軟件，被公認(rèn)為世界性大型化工標(biāo)準(zhǔn)流稈?模擬軟件[4J.AspenPlus自身附帶有較完整的物性參數(shù)和各種模型(如反應(yīng)模型，精憾模型等),能根據(jù)工藝的特點(diǎn),精確計(jì)算，廣泛適用于精憾，吸收，反應(yīng)等化工生產(chǎn)過(guò)程【亍6J.當(dāng)工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，只要輸入改變的參數(shù),As—penPlus就可以模擬，重新計(jì)算方便.化工原理概念多，理論性強(qiáng)，計(jì)算復(fù)雜,與工程實(shí)際聯(lián)系密切.利用AspenPlus的工程設(shè)計(jì)能力，使化工原理的教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)化工原理的教學(xué)有很好的促進(jìn)作用.在教學(xué)的過(guò)程中

4、先把問(wèn)題提出來(lái)，讓學(xué)牛先自己通過(guò)己有的知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，然后再在AspenPlus軟件中模擬.這樣學(xué)生就能掌握計(jì)算和設(shè)計(jì)兩種能力，為解決工業(yè)實(shí)際問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ).1在流體流動(dòng)和輸送機(jī)械屮的應(yīng)用AspenPlus可以對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行計(jì)算.例如將25oC,1.1atm,800m3/h的低濃度灑精（乙醇的質(zhì)量含量為30%,水的質(zhì)量含量為70%）與35°C,1.8atm,700m/h的高濃度酒精（乙醇的質(zhì)量含量為95%,水的質(zhì)量含量為5%）混合,求混合后的溫度和體積流量等參數(shù).在AspenPlus屮選擇Mixers模型來(lái)計(jì)算和模擬,工藝流程如圖1所示.打開(kāi)模型MIXERS的規(guī)定框，

5、輸入模擬方法和設(shè)計(jì)任務(wù)和對(duì)應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊工具欄中運(yùn)行按鈕進(jìn)行模擬計(jì)算?查看結(jié)果視圖,求出混合后的溫度為29.62°C,體積流量為1489.18m/h,壓力為1.1atm.收稿日期:2010—4?27;修回H期:2010—5—11作者簡(jiǎn)介:張春勇（1978一），男，江蘇東臺(tái)人，講師，碩士.第9期張春勇鄭純智汪斌等:AspenPlus軟件在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用79在化工生產(chǎn)過(guò)程屮，通常使用泵來(lái)輸送流體，這就需要對(duì)泵進(jìn)行設(shè)計(jì).泵的設(shè)計(jì)過(guò)程包括管路系統(tǒng)的確定,泵參數(shù)的計(jì)算和泵的核算等?在使用AspenPlus教學(xué)過(guò)程中，先用AspenPlus軟件畫(huà)出流程圖，輸入必要的參數(shù)，再進(jìn)

6、行模擬.AspenPlus可以計(jì)算出泵出口壓力，也可以計(jì)算出出E1壓力，流量，有效汽蝕余量，軸功率等重要數(shù)據(jù)［71.例如可以提出這樣一個(gè)問(wèn)題:一臺(tái)離心泵將40%,2bar的苯加壓到5bar,苯的流量為80m3/h,離心泵的效率為70.05%,電機(jī)的效率為85.98%,求泵提供給流體的功率，泵所需要的軸功率，以及電機(jī)消耗的電功率.2在傳熱中的應(yīng)用AspenPlus軟件提供了7種換熱器模型，它們分別是Heater,HeatX,MHeatX,Hetran,Aerotran,HXFlux和HTRIXIST.設(shè)計(jì)換熱器的過(guò)程是先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步估計(jì)總傳熱系數(shù),計(jì)算傳熱面積，確定換熱器

7、的結(jié)構(gòu)尺寸，然后計(jì)算壓降，最后核算.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要先使用AspenPlus模擬軟件中的AspenPinch來(lái)選擇管長(zhǎng),流體流徑，管子尺寸與排布，管束與殼體的直徑，折流板的結(jié)構(gòu)與尺寸等?例如可以提出這樣一個(gè)問(wèn)題:用20%,1.0MPa,60000kg/h的水冷卻200%,0.4MPa,1OOOOkg/h的混合物（苯的質(zhì)量含量為50%,苯乙烯的質(zhì)量含量為20%,水的質(zhì)量含量為10%,乙苯的質(zhì)量含量為20%）,計(jì)算換熱任務(wù)和換熱器面積.在AspenPlus中選擇HEAT模型來(lái)計(jì)算和模擬,工藝流程如圖2所示.模擬的結(jié)果:換熱器的任務(wù)為43642