ASPENPLUS理論考試答案.doc

ASPEN PLUS培訓理論考試一、填空題：（每題3分 共48分）1、在精餾塔的模擬計算中用（芬斯克方程）求最小平衡級數(shù)（全回流）、用（恩德伍德方程）求最小回流比（平衡級數(shù)無窮大）、利用（吉利蘭關聯(lián)式）求出在一定回流比時對應的平衡級數(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PENG-ROB、 RK-SOAVE ，該模型用到范德華方程，其表達式為：（P+a/V2）(V-b) = RT 、活度系數(shù)模型，寫出其中常用的三個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)，體系中有無輕氣體或超臨界組分等；4、 應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、在做板式塔的設計計算時，需要提供計算范圍、塔板類型、液流數(shù)、直徑、板間距；同時也要運用到其約束條件，主要包括液泛因子、起泡因子、過設計分數(shù)等；6、在精餾塔RADFRAC嚴格核算模型，對于塔的收斂算法有三種，主要是外循環(huán)即計算相平衡、中循環(huán)即計算設計規(guī)定、內(nèi)循環(huán)即計算質(zhì)量、能量平衡。而計算塔的收斂技巧主要有：檢查所給的操作條件是否確實合理、增加迭代次數(shù)、增加進料閃蒸計算次數(shù)、增加計算的阻尼性、改變算法。7、精餾塔的水力學計算包括： 塔板類型：Glitsch BALLAST、Koch Flexitray、Nutter Floatlve 、Bubble Cap、Sieve。填料類型；板式塔的設計計算；填料塔的設計計算； 板式塔的核算；填料塔的核算；冷凝器/再沸器曲線。8、在反應器的模塊中RGIBBS反應器的特點是：當發(fā)生的反應未知，或由于有許多組分參與反應，致使反應數(shù)量很多時，該功能十分有用；通過吉布斯自由能最小化來確定在產(chǎn)品吉布斯自由能最小時的產(chǎn)品組成；唯一能處理固-液-汽相平衡的模塊。但是在操作時必須提供下列條件之一：停止條件、循環(huán)時間、結(jié)束時間；必須定義動力學；9、對于靈敏度分析的應用范圍主要有：研究輸入變量的變化對過程（模型）的影響；用圖表表示輸入變量的影響；核實設計規(guī)定的解是否可行；初步優(yōu)化；用準穩(wěn)態(tài)方法研究時間變化變量；10、如果要用EOS模型計算逸度，其計算公式為： 氣液平衡：11、在定義分子結(jié)構(gòu)時，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)的計算式為： i：溶解度系數(shù) i：體積分數(shù)13、在單元操作用到一些物性，請補充下列表格： 物性計算舉例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、反應器熵功、功率泵、壓縮機吉布斯自由能化學平衡、液-液平衡反應器、去水槽摩爾體積（密度）流率、停留時間管線、反應器粘度壓降換熱器14、建立靈敏度分析的步驟有 定義被測量(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)定要計算的或要制成表的參量。15、在計算精餾塔時，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、在做反應器時，要用到反應模型，反應模型主要分為三類，分別是基于物料平衡反應器:RSTOIC、RYIELD；基于化學平衡反應器：REQUIL、RGIBBS；基于動力學的反應奇：RCSTR、RPLUG、RBATCH。二、簡答題：1、在用ASPEN PLUS進行模擬計算時，我們?yōu)槭裁匆捎梦镄约浚?分）答：采用物性集的原因是物性集 (Prop-Set) 是把一個或幾個物性放到一個集合里作為一個用戶給定名的對象來訪問的一種方法。當在一個應用中使用物性時只引用物性集名。用物性集可以報告熱力學性質(zhì)、傳遞性質(zhì)和其它性質(zhì)值。因為目前的物性集應用包括:設計規(guī)定、Fortran 模塊、靈敏度，物流報告，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）。在物性集中可以運用到如下的性質(zhì):混合物中組分的熱力學性質(zhì)、純組分熱力學性質(zhì)、傳遞性質(zhì)、電解質(zhì)性質(zhì)、與石油有關的性質(zhì)。2、在用物性集時，需要考慮用什么方法去定義物性集，請說出定義物性集的方法？（8分）答：用 Properties Prop-Sets 表來指定一個物性集中的物性；用 Search 按鈕可以查找一個物性；將所有所指定的限定符都應用于每一個所指定的物性；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參數(shù)丟失時或參數(shù)不能準確描述該過程時；其目的是為了準確描述在溫度、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)計即最小二乘法；目標函數(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：定義運行模式Data Regression;定義組分；選擇物性方法；輸入實驗數(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、我們學習過嚴格精餾模型內(nèi)部的設計規(guī)定，對于流程范圍內(nèi)的設計規(guī)定應該如何做，并請說出設計規(guī)定的注意事項、當設計規(guī)定不能收斂時應該采取的措施？（13分）答：1、建立設計規(guī)定的步驟有標識被測量（采集）變量；規(guī)定目標函數(shù) (Spec) 和目標 (Target)；設置目標函數(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、設計規(guī)定注意事項有只有被輸入到流程中的參量才能被改變；設計規(guī)定迭代執(zhí)行計算。為被改變變量提供一個好的估值將有利于設計規(guī)定收斂。這對于帶有幾個相互關聯(lián)的規(guī)定的大流程尤其重要 ；設計規(guī)定結(jié)果能夠在 Data/Convergence/Convergence 下面找到。 打開相應的求解模塊并選擇 Results 表，可以在相應的 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；如果設計規(guī)定不收斂時，應該采取的措施是: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)行靈敏度分析來完成；c.檢查被操作變量是否真正影響被采集變量；d.對被操作變量提供一個更好的初值；e.嘗試改變與設計規(guī)定相關的收斂模塊特性 (迭代數(shù)和步長, 運算法則等)；f.嘗試把被操作變量范圍變小，或放寬目標函數(shù)允差以有利于收斂；g.確保目標函數(shù)在被操作變量變化范圍內(nèi)有平直曲線區(qū)間；變量的單位是設計規(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