Simulis Thermodynamics предназначена для расчета большого количества термодинамических и транспортных свойств продуктов по их мольному или массовому составу: плотности, коэффициента сжимаемости, изобарной и изохорной теплоемкости, внутренней энергии, энтальпии, энтропии, скорости звука, коэффициента Джоуля-Томпсона, динамической и кинематической вязкости, теплопроводности, коэффициента поверхностного натяжения. Вместе с тем одновременно можно определить производную рассчитываемого свойства по давлению, температуре или содержанию одного из элементов.
Программа предоставляет возможность при необходимости незамедлительно осуществить расчет фазового равновесия, найти составы фаз и установить величину искомого свойства каждой из фаз. В составе продукта можно задавать нефтяные фракции (или «псевдокомпоненты») по температуре их кипения, относительной плотности (или плотности в градусах API), молекулярной массе и характеристическому фактору Ватсона. К тому же, можно в автоматическом режиме рассчитать фракционный состав по разнообразным видам экспериментальных разгонок нефти или нефтепродуктов.
Программа широко применяется в следующих сферах промышленности:
Расчеты по Simulis Thermodynamics выполняются на основе поставляемых в комплекте баз данных, содержащих в совокупности более 2000 индивидуальных веществ. Для каждого их них в базе может храниться до 125 опорных констант и до 16 температурных зависимостей основных характеристик (теплоемкость, давление насыщенных паров, теплота парообразования). Помимо числовых характеристик, для каждого конкретного вещества имеется его химическая формула, описание молекулярной структуры для разных групповых моделей (UNIFAC, PPR78, NRTL PR) и даже ее изображение. Базы данных индивидуальных веществ открыты для пользователя и обладают интуитивно понятным и удобным интерфейсом для просмотра, редактирования и создания собственных пользовательских баз данных. Для температурно-зависимых свойств есть возможность просматривать используемую корреляцию и графики зависимости от температуры. Кроме того, в редактор баз данных входит инструмент регрессионного анализа, с помощью которого можно подбирать по опытным данным требуемую корреляцию и ее параметры для расчета определенного свойства в зависимости от температуры. Выполнять поиск индивидуальных веществ можно по названию или его части, по химической формуле, а также по гомологическому ряду, молекулярной массе и температуре кипения.
В комплекте с программой поставляются базы данных коэффициентов бинарного взаимодействия индивидуальных веществ для разнообразных групповых моделей (разновидностей модели UNIFAC, методов PPR78 и NRTL PR), которые можно просмотреть и отредактировать в специальном редакторе. С системой поставляется и уже рассчитанная база данных коэффициентов бинарного взаимодействия. Также есть возможность прогнозирования коэффициентов бинарного взаимодействия для методов расчета коэффициентов активности NRTL, Wilson и UNIQUAC на основе групповых моделей.
Программа Simulis Thermodynamics основана на надежной и качественной методической базе, позволяющей с высокой точностью рассчитывать широкий круг продуктов.
Расчет свойств
Расчет транспортных свойств смесей (вязкость, теплопроводность, поверхностное натяжение) выполняется по основным правилам смешения, а также по общеизвестным методикам Dien-Stiel и Ely-Hanley (TRAPP). Особые методики применяют для нефтепродуктов и для смесей углеводородов с водой. Расчет термодинамических свойств и фазовых равновесий осуществляется на основе уравнений состояния продукта, связывающих его давление, температуру и мольный объем. В качестве таковых пользователь программы может применить множество известных уравнений, к которым относятся:
Для смесей применяются основные правила смешения, в которых параметры уравнений могут быть определены по данным входящих в смесь индивидуальных компонентов и (для неидеальных смесей и уравнений SRK, PR, PR78, SRKBM, PRBM, PR78BM, LKP, BWRS) коэффициентам бинарного взаимодействия компонентов. Данные коэффициенты определяются по экспериментальным данным и задаются пользователем или берутся из базы данных системы.
Расчет фазового равновесия
Для решения задач фазового равновесия смесей с сильно неидеальным поведением, включающих в себя полярные или взаимодействующие компоненты, Simulis Thermodynamics предоставляет отлично зарекомендовавший себя метод, который заключается в использовании при расчете термодинамических свойств жидкой фазы так называемых коэффициентов активности компонентов, характеризующих отклонение поведения смеси от идеального. Расчет коэффициентов активности может выполняться с применением разнообразных и неплохо зарекомендовавших себя корреляций:
За последнее время активно развиваются групповые модели (или методы групповых составляющих), с помощью которых можно рассчитать параметры бинарного взаимодействия или коэффициенты активности по характеристикам и взаимодействию структурных групп в молекулах индивидуальных веществ. Это позволяет рассчитывать фазовое равновесие для широкого набора продуктов, не обращаясь к дополнительным экспериментальным данным.
