基于CAPE-OPEN的相平衡计算模块开发

摘要

随着计算机技术的不断发展，计算机技术在化工、炼油领域中应用越来越广泛，化工模拟软件随之出现，经过多年发展，化工模拟软件成为各大设计院和研究机构进行化工流程的模拟与优化、化工设备的设计、核算与校核等不可缺少的工具。不同的软件各有各的优势，但是各软件之间的兼容互通性差。为更好发挥各个模拟软件的优势，90年代末，欧盟提出了CAPE-OPEN标准，CAPE-OPEN标准对各个组件的接口进行规范，是化工模拟软件公认的接口标准。目前，世界知名的化工模拟软件Aspen Plus、ProII等均遵循并支持CAPE-OPEN标准，开发一个支持CAPE-OPEN标准通用模拟软件已成为目前化工模拟软件的发展趋势。 相平衡原理是精馏、吸收、萃取等基于相变化的化工分离操作的理论依据，相平衡计算是化工过程模拟、设计计算的基础。其中汽-液平衡最为典型，是解决化工工程问题的关键。因此，研究汽-液相平衡计算的方法，开发一个支持CAPE-OPEN标准的汽-液相平衡计算模块，在化工过程中具有重大意义。 本文对相平衡计算方法进行研究，在Windows 7操作系统下，在Visual Studio 2005的开发环境中，采用Visual C++编程语言，基于CAPE-OPEN标准，开发一个汽-液相平衡计算模块。将相平衡计算方法分为模型法和无模型法，对于模型法介绍了汽-液平衡计算，对于无模型法介绍了直接法和间接法。首先，基于汽-液平衡计算，建立了泡露点模型和闪蒸模型，闪蒸模型包括温度压力闪蒸、温度汽化分率闪蒸、压力汽化分率闪蒸、温度焓闪蒸、压力焓闪蒸、温度熵闪蒸、压力熵闪蒸7种类型，并对以上模型求解算法进行介绍分析。其次，开发了汽-液相平衡计算模块GUI图形用户界面，用户可以直接从界面输入模块参数和查看计算结果。最后，开发的模块可成功在支持CAPE-OPEN标准的化工软件中加载和调用。选用实际工业流程实例，对开发的汽-液相平衡计算模块进行模拟验证，结果表明，汽-液平衡计算结果准确，可以用于实际工业流程的模拟计算。 基于CAPE-OPEN标准的汽-液相平衡计算模块的研究开发，具有很强的基础价值和实用价值，可以在此研究基础上，深入研究CAPE-OPEN标准，添加新的相平衡计算方法，优化和完善模型求解算法。

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