ASPENPLUS理論考試答案.doc

ASPEN PLUS培訓(xùn)理論考試一、填空題：（每題3分 共48分）1、在精餾塔的模擬計(jì)算中用（芬斯克方程）求最小平衡級(jí)數(shù)（全回流）、用（恩德伍德方程）求最小回流比（平衡級(jí)數(shù)無(wú)窮大）、利用（吉利蘭關(guān)聯(lián)式）求出在一定回流比時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡級(jí)數(shù)；2、物性模型分為：、理想、狀態(tài)方程(EOS)模型，寫出其中常用的兩個(gè)PENG-ROB、 RK-SOAVE ，該模型用到范德華方程，其表達(dá)式為：（P+a/V2）(V-b) = RT 、活度系數(shù)模型，寫出其中常用的三個(gè)NRTL、UNIFAC、UNIQUAC，3、特殊模型， 如要處理液相中的輕氣體或超臨界組分，需要采用亨利定律。3、對(duì)于物性方法的選擇，要知道物系的理想行為是指符合理想氣體定律和拉烏爾定律；想物系是指大小和形狀相似的非極性組分；非理想程度是指分子相互作用，例如，分子的大小、形狀和極性；而選擇物性方法的基本原則：考慮因素包括物系中是否有極性組分，操作條件是否在臨界區(qū)，體系中有無(wú)輕氣體或超臨界組分等；4、 應(yīng)用亨利定律的步驟分為:定義亨利組分、調(diào)用亨利參數(shù)、在物性定義表選擇亨利組分。5、在做板式塔的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要提供計(jì)算范圍、塔板類型、液流數(shù)、直徑、板間距；同時(shí)也要運(yùn)用到其約束條件，主要包括液泛因子、起泡因子、過設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)等；6、在精餾塔RADFRAC嚴(yán)格核算模型，對(duì)于塔的收斂算法有三種，主要是外循環(huán)即計(jì)算相平衡、中循環(huán)即計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)定、內(nèi)循環(huán)即計(jì)算質(zhì)量、能量平衡。而計(jì)算塔的收斂技巧主要有：檢查所給的操作條件是否確實(shí)合理、增加迭代次數(shù)、增加進(jìn)料閃蒸計(jì)算次數(shù)、增加計(jì)算的阻尼性、改變算法。7、精餾塔的水力學(xué)計(jì)算包括： 塔板類型：Glitsch BALLAST、Koch Flexitray、Nutter Floatlve 、Bubble Cap、Sieve。填料類型；板式塔的設(shè)計(jì)計(jì)算；填料塔的設(shè)計(jì)計(jì)算； 板式塔的核算；填料塔的核算；冷凝器/再沸器曲線。8、在反應(yīng)器的模塊中RGIBBS反應(yīng)器的特點(diǎn)是：當(dāng)發(fā)生的反應(yīng)未知，或由于有許多組分參與反應(yīng)，致使反應(yīng)數(shù)量很多時(shí)，該功能十分有用；通過吉布斯自由能最小化來(lái)確定在產(chǎn)品吉布斯自由能最小時(shí)的產(chǎn)品組成；唯一能處理固-液-汽相平衡的模塊。但是在操作時(shí)必須提供下列條件之一：停止條件、循環(huán)時(shí)間、結(jié)束時(shí)間；必須定義動(dòng)力學(xué)；9、對(duì)于靈敏度分析的應(yīng)用范圍主要有：研究輸入變量的變化對(duì)過程（模型）的影響；用圖表表示輸入變量的影響；核實(shí)設(shè)計(jì)規(guī)定的解是否可行；初步優(yōu)化；用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法研究時(shí)間變化變量；10、如果要用EOS模型計(jì)算逸度，其計(jì)算公式為： 氣液平衡：11、在定義分子結(jié)構(gòu)時(shí)，定義方式主要分為以通用格式定義分子結(jié)構(gòu)；以官能團(tuán)為單位定義分子結(jié)構(gòu)。12、我們知道在溶液中，自由能是G = GI + GE（GI：理想狀態(tài)自由能、 GE：過剩吉布斯自由能、GE = RT Lni)當(dāng)活度系數(shù)等于1、過剩吉布斯自由能等于0的溶液稱為常規(guī)溶液（理想溶液、正規(guī)溶液）。那正規(guī)溶液的活度系數(shù)的計(jì)算式為： i：溶解度系數(shù) i：體積分?jǐn)?shù)13、在單元操作用到一些物性，請(qǐng)補(bǔ)充下列表格： 物性計(jì)算舉例K氣液平衡常數(shù)氣-液平衡，液-液平衡蒸餾、萃取焓能量平衡、熱平衡換熱器、反應(yīng)器熵功、功率泵、壓縮機(jī)吉布斯自由能化學(xué)平衡、液-液平衡反應(yīng)器、去水槽摩爾體積（密度）流率、停留時(shí)間管線、反應(yīng)器粘度壓降換熱器14、建立靈敏度分析的步驟有 定義被測(cè)量(采集)變量；定義被操作(改變的)變量；定義被操作(改變的)變量范圍；規(guī)定要計(jì)算的或要制成表的參量。15、在計(jì)算精餾塔時(shí)，要涉及到到精餾塔的全塔效率，全塔效率是指氣化效率（基于組分）、默弗里效率（單板效率）。16、在做反應(yīng)器時(shí)，要用到反應(yīng)模型，反應(yīng)模型主要分為三類，分別是基于物料平衡反應(yīng)器:RSTOIC、RYIELD；基于化學(xué)平衡反應(yīng)器：REQUIL、RGIBBS；基于動(dòng)力學(xué)的反應(yīng)奇：RCSTR、RPLUG、RBATCH。二、簡(jiǎn)答題：1、在用ASPEN PLUS進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí)，我們?yōu)槭裁匆捎梦镄约?？?分）答：采用物性集的原因是物性集 (Prop-Set) 是把一個(gè)或幾個(gè)物性放到一個(gè)集合里作為一個(gè)用戶給定名的對(duì)象來(lái)訪問的一種方法。當(dāng)在一個(gè)應(yīng)用中使用物性時(shí)只引用物性集名。用物性集可以報(bào)告熱力學(xué)性質(zhì)、傳遞性質(zhì)和其它性質(zhì)值。因?yàn)槟壳暗奈镄约瘧?yīng)用包括:設(shè)計(jì)規(guī)定、Fortran 模塊、靈敏度，物流報(bào)告，物性表 (Property Analysis)，塔盤性質(zhì) (RadFrac, MultiFrac, 等.)；加熱/冷卻曲線 (Flash2, MHeatX, 等.)；物性集中通常包括的物性有: 物流氣體摩爾分率（VFRAC）、在第二液相中的液體分率（BETA）、混合物恒壓熱容（CPMX）、混合物粘度（MUMX）。在物性集中可以運(yùn)用到如下的性質(zhì):混合物中組分的熱力學(xué)性質(zhì)、純組分熱力學(xué)性質(zhì)、傳遞性質(zhì)、電解質(zhì)性質(zhì)、與石油有關(guān)的性質(zhì)。2、在用物性集時(shí)，需要考慮用什么方法去定義物性集，請(qǐng)說出定義物性集的方法？（8分）答：用 Properties Prop-Sets 表來(lái)指定一個(gè)物性集中的物性；用 Search 按鈕可以查找一個(gè)物性；將所有所指定的限定符都應(yīng)用于每一個(gè)所指定的物性；用戶可以在 Properties Advanced User-Properties 表中通過提供 Fortran 子程序定義新的物性。3、請(qǐng)解釋為什么要用數(shù)據(jù)回歸、目的以及其方法、步驟？（12分）答：用數(shù)據(jù)回歸的的原因是指當(dāng)參數(shù)丟失時(shí)或參數(shù)不能準(zhǔn)確描述該過程時(shí)；其目的是為了準(zhǔn)確描述在溫度、壓力和組成范圍內(nèi)的重要物性； 要用到數(shù)據(jù)回歸的方法有數(shù)理統(tǒng)計(jì)即最小二乘法；目標(biāo)函數(shù)最小化； 約束與限制：LVE LLE 性質(zhì) 參數(shù)邊界： 建立數(shù)據(jù)回歸的步驟：定義運(yùn)行模式Data Regression;定義組分；選擇物性方法；輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；輸入一些已知的參數(shù)；定義回歸工況；要注意選擇物性方法；定義回歸或模型參數(shù)；輸入數(shù)據(jù)ID；一致性測(cè)試；確定要回歸的參數(shù)；可以選擇：回歸、固定、不回歸（去除）；定義初值和上、下限；4、我們學(xué)習(xí)過嚴(yán)格精餾模型內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定，對(duì)于流程范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)該如何做，并請(qǐng)說出設(shè)計(jì)規(guī)定的注意事項(xiàng)、當(dāng)設(shè)計(jì)規(guī)定不能收斂時(shí)應(yīng)該采取的措施？（13分）答：1、建立設(shè)計(jì)規(guī)定的步驟有標(biāo)識(shí)被測(cè)量（采集）變量；規(guī)定目標(biāo)函數(shù) (Spec) 和目標(biāo) (Target)；設(shè)置目標(biāo)函數(shù)允差；定義被操作（改變的）變量；定義被操作（改變的）變量范圍。 2、設(shè)計(jì)規(guī)定注意事項(xiàng)有只有被輸入到流程中的參量才能被改變；設(shè)計(jì)規(guī)定迭代執(zhí)行計(jì)算。為被改變變量提供一個(gè)好的估值將有利于設(shè)計(jì)規(guī)定收斂。這對(duì)于帶有幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的規(guī)定的大流程尤其重要 ；設(shè)計(jì)規(guī)定結(jié)果能夠在 Data/Convergence/Convergence 下面找到。 打開相應(yīng)的求解模塊并選擇 Results 表，可以在相應(yīng)的 Stream/Block 結(jié)果表中直接查看被操作變量和/或被采集變量的最終值；如果設(shè)計(jì)規(guī)定不收斂時(shí)，應(yīng)該采取的措施是:a.檢查被操作變量是否在它的上限或下限上；b.核實(shí)在指定的被操作變量范圍內(nèi)是否存在解，可以通過執(zhí)行靈敏度分析來(lái)完成；c.檢查被操作變量是否真正影響被采集變量；d.對(duì)被操作變量提供一個(gè)更好的初值；e.嘗試改變與設(shè)計(jì)規(guī)定相關(guān)的收斂模塊特性 (迭代數(shù)和步長(zhǎng), 運(yùn)算法則等)；f.嘗試把被操作變量范圍變小，或放寬目標(biāo)函數(shù)允差以有利于收斂；g.確保目標(biāo)函數(shù)在被操作變量變化范圍內(nèi)有平直曲線區(qū)間；變量的單位是設(shè)計(jì)規(guī)定聲明的Units Set 所規(guī)定的變量類型的單位；5、我們常用到的狀態(tài)方程和活度系數(shù)模型主要有那些，請(qǐng)舉例說明？（10分）答：活度系數(shù)模型：NRTL、NRTL-RK、UNIFAC、UNIQUAC、WILSON； NRTL:推薦使用，VL