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angelooo銀蟲 (初入文壇)
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[求助]
aspen能否解決靜態(tài)非平衡關系的熱力學和PVT關系
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今天在熱力學書上看到一個很簡單的例子，將100L氮氣從T1、P1壓縮成10L，溫度為T2，求P2，沒有相變。這是手算都能解決的題目，但我想通過aspen實現(xiàn)，結(jié)果卻沒有找到合適的方法，原因有兩點： 1、aspen plus中，我目前所接觸到的模塊，都是存在流動的，即有流速，而這道題目是封閉系統(tǒng)，所以沒有合適模塊。 2、Aspen的PVT關系好像都是基于平衡態(tài)的，比如對于純組分的組分分析，PT圖線上的點，都是其飽和蒸汽壓的PT關系，即是處于熱力學穩(wěn)定狀態(tài)。而這道題很明顯PT不存在以上對應關系，即P -T關系所對應的點不在飽和蒸汽壓曲線上，否則可直接根據(jù)T2查圖得到P2；該系統(tǒng)自由度為2，P、T可以獨立變化，這類問題應該在aspen上如何解決 這是一個小問題，但由于是涉及基礎數(shù)據(jù)，因此牽涉會很廣泛，解決這個問題，那么封閉系統(tǒng)的非平衡體系pvt關系以及其熱力學性質(zhì)都能通過aspen得到解決。 |
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2樓2012-05-23 15:31:58
3樓2012-05-23 17:20:54
臭水溝
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【答案】應助回帖
★ ★ ★
感謝參與，應助指數(shù) +1
angelooo: 金幣+3, ★★★很有幫助, 首先感謝這么支持，我看了后再給回復，謝謝 2012-05-24 10:29:48
感謝參與，應助指數(shù) +1
angelooo: 金幣+3, ★★★很有幫助, 首先感謝這么支持，我看了后再給回復，謝謝 2012-05-24 10:29:48
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關于PVT熱力學及自由度，本人作如下分析： 1.不是ASPEN plus的PVT關系基于平衡態(tài)，而且是熱力學就是基于平衡態(tài)進行研究的，傳熱學是研究非平衡態(tài)的！ 2.自由度： 從數(shù)學模型來講，系統(tǒng)總變量： 初始狀態(tài)：T1,P1,V1 3個 終了狀態(tài)：T2,P2,V2 3個 外界對封閉系統(tǒng)做功：W功 1個 封閉系統(tǒng)向外界放熱：Q外 1個 總變量數(shù)＝3+3+1+1＝8 獨立方程： 初始狀態(tài)：P1V1T1熱力學狀態(tài)方程 1個 終了狀態(tài)：P2V2T2熱力學狀態(tài)方程 1個 焓平衡方程：W功＝Q外+（H2-H1） 1個 獨立方程數(shù)＝1+1+1＝3 則自由度＝8-3＝5，即決策變量有5個 那么可以規(guī)定P1,V1,T1,V2,T2這個5參數(shù)即可求得P2，則正好符合題目給定的要求 3.還有提醒一下樓主，再好好思考一下這個問題——“是不是所有平衡的狀態(tài)都在飽和蒸汽壓曲線上？” 可能分析有錯，歡迎交流~~  [ Last edited by 臭水溝 on 2012-5-24 at 00:22 ] |
4樓2012-05-24 00:12:17
angelooo
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恩，謝謝回復，這道題，書上的目的是要學生掌握數(shù)值積分的用法，不然已知T2V2，T1P1V1，直接用適合T1P1V1的狀態(tài)方程就解出來了。我有一定程度上的誤解，但這個誤解對這個討論沒實質(zhì)上的影響，因為問題依然存在。這樣吧，來求解從T1P1到T2P2的焓變。壓縮機模塊我用過，但這里存在一個最根本的問題就是，所有這類模塊涉及到V的都是和時間有關的流率，也就是說，設置V為100L/HR和100L/MIN都可以，但最終結(jié)果肯定是不同的。這個問題本身系統(tǒng)是一個封閉系統(tǒng)，100L的物質(zhì)只是通過壓力和溫度變化達到另一個熱力學狀態(tài)，不存在流率這個說法，焓變是一個固定值。aspen應該如何解決 |
5樓2012-05-24 10:36:48
angelooo
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這道題來自熱力學上的習題，目的是為了讓學生掌握數(shù)值積分解法。我拿出來舉這個例子有點不恰當，因為知道了T2V2，即便不知道P1V1T1，那么P2依然能夠通過狀態(tài)方程求出。還有所有平衡的狀態(tài)都在飽和蒸汽壓曲線上這句話，是表達有些失誤，對于純組分來說好像沒有平衡狀態(tài)這一說法，而對于多組分來說這有不一定的。 我覺得舉出這樣一個例子更能表達我想說明的問題，來求解從氮氣從T1P1到T2P2的焓變，過程不涉及相變。這是一個非平衡態(tài)的例子。并且aspen我接觸的模塊涉及求焓變的都是物流熱力學性質(zhì)發(fā)生改變導致的焓變，和物流流量有關，而這一種封閉體系下物質(zhì)狀態(tài)改變而導致的焓變，還不知道如何通過aspen實現(xiàn)。 |
6樓2012-05-24 10:48:36
7樓2012-05-24 11:23:55
ennnnn
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8樓2012-05-24 13:26:03
臭水溝
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【答案】應助回帖
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ASPEN PLUS處理封閉系統(tǒng)有很大的缺陷，畢竟它是定義在“Process”之上，而且還是通用型，所以如果想要處理一些通用型軟件無法解決的問題，可以想著自己動手開發(fā)~~ 其實，兩年前我也思考過這個問題，一個月前也討論過相關問題，與樓主分享一下。 通過ASPEN PLUS模擬封閉系統(tǒng)的壓縮過程，往往是需要溫度、壓力這些數(shù)據(jù)，但實際情況是我們正想通過模擬得到這些數(shù)據(jù)，因此是一對矛盾。 但實際情況是，我們又可以通過手算求得。這充分說明了ASPEN PLUS在這方面的弊端，但話又說回來，ASPEN PLUS主要是處理工藝流程的，用它處理這種偏理論研究的方面的東西無多大實際意義。 在這里提醒大家一下，不要什么過程都想著用ASPEN模擬，要先分析是否可行。 |
» 本帖已獲得的紅花（最新10朵）
angelooo9樓2012-05-24 14:07:14
angelooo
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