compressor Thiết bị nén khí

PHẦN 1:
LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
A. LÝ THUYẾT VỀ COMPRESSOR

COMPRESSOR - THIẾT BỊ NÉN KHÍ
- Những thông tin chung.
- Các mô hình phát triển của compressor.
- Hệ số truyền khối tương quan.
- Phương trình cân bằng vật chất và năng lượng. Đồ thị cân bằng pha.
- Quá trình giải quyết.
I. THÔNG TIN CHUNG:
Máy nén một cấp mô phỏng giai đoạn nén đẳng entropy. Đầu ra và điều kiện làm việc
được quyết định bởi hiệu quả của quá trình đoạn nhiệt hoặc quá trình nén đa biến.
Điều kiện đầu vào sẽ quyết định áp suất đầu ra, tỉ số áp suất, điều kiện làm việc hoặc
hiệu suất dựa vào đường cong p-v. Những máy nén nhiều cấp có thể được mô phỏng
bằng cách liên kết những máy nén 1 cấp.
II.
NHẬP LIỆU VÀ SẢN PHẨM:
Máy nén có thể được vận hành với dòng nhập liệu hỗn hợp nhiều thành phần hơi.
Trong trường hợp áp suất đầu vào được giả định là áp suất dòng hơi thấp nhất.
Máy nén có thể có 2 hoặc nhiều hơn dòng sản phẩm đầu ra. Khi có nhiều hơn hai
dòng sản phẩm đầu ra, kết quả sẽ hiển thị ở cửa sổ Product Phases Lưu ý với trường
hợp máy nén ở buồng lạnh cuối (aftercooler), kết quả sẽ tương ứng với điều kiện đầu
ra của buồng lạnh cuối.
Những hỗn hợp sản phẩm cho phép bao gồm: hơi, lỏng, hỗn hợp hơi, lỏng. Với hỗn
hợp hơi, lỏng không thỏa mản khi có 4 dòng hơi sản phẩm theo quy định.
 Áp suất đầu ra:
 Sự gia tăng áp suất:
 Tỉ số áp suất: là tỉ lệ giữa áp suất đầu ra và áp suất đầu vào.
 Đường cong áp suất: click nút Enter Curve để hiển thị đường cong biểu thị mối
liên hệ của p và V trên cửa sổ Compressor Outlet Pressure Performance Curve.

 Đường cong quá trình đoạn nhiệt: click nút Enter Curve để hiển tỉ lệ thể tích
trong quá trình đoạn nhiệt trên cửa sổ Compressor Outlet Pressure
Performance Curve.
 Đường cong quá trình đa hướng: click nút Enter Curve để hiển thị tỉ lệ thể tích
ở quá trình này trên cửa sổ Compressor Outlet Pressure Performance Curve.


 Đường cong làm việc thực tế: click nút Enter Curve để hiển thị đường cong
biểu thị tỉ lệ thể tích thực trên cửa sổ Compressor Outlet Pressure Performance
Curve.
 Hiệu suất và nhiệt độ:
III. PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH COMPRESSOR:
Trong chu trình làm việc của máy nén thì áp suất và thể tích biểu có mối quan hệ:
P*Vn= không đổi

Với n= k= cp/cv,, với khí thực n>k.
Mối quan hệ giữa áp suất và enthalpy:


Dòng khí nhập liệu điểm 1 ở áp suất p 1, nhiệt độ T1 (tính theo độ K), enthalpy H1,
Entropy S1. Từ điểm 1, giá trị sẽ tăng theo đường cong đẳng entropy đến giá trị giới
hạn bởi người sử dụng (điểm 2: p 2, T2, S1, H2.: với hiệu suất quá trình đoạn nhiệt là
100%). Độ biến thiên enthalpy của quá trình đoạn nhiệt:
∆ Had= H2- H1
Trong trường hợp, hiệu suất quá trình đoạn nhiệt γ ad <100% , enthalpy thực tế được
tính theo công thức: ∆ Hac= ∆ Had /γad
Enthalpy thực tế đầu ra H3 được tính theo công thức: H3= ∆ Hac + H1.
Các giá trị tại điểm 3 sẽ là giá trị đầu ra của máy nén.
Công của máy nén được tính theo công thức:

Trong đó: J mechanical equivalent of energy
Ngoài ra, công suất có thể tính theo mã ngựa, Hp như sau:

Với F: lựu lượng dòng khí.
Có hai phương pháp tính toán thường dùng:
 Phương pháp tính toán ASME:
Phương pháp này có phân biệt giữa k và nS- hệ số đẳng entropy rõ ràng hơn:

V1: thể tích đầu vào
V2: thể tích đầu ra trong điều kiện cùng entropy đầu vào.
Khi đó công suất sẽ là:

Trong đó
 Hệ số đa hướng
 V3 thể tích đầu ra.
Công đa hướng:


Hiệu suất:
 Phương pháp tính toán GPSA:
Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong quy trình công nghệ hóa học
Trong phương pháp này, tính toán theo quá trình đoạn nhiệt:

Trong đó:
Z1. Z2: tác nhân nén đầu vào và đầu ra
T1: nhiệt độ đầu vào.
Nếu tỉ số nén nhỏ hơn giá trị đặt của người dùng hoặc không thỏa mãn:
, k: hệ số đoạn nhiệt, thì T2 được tính toán như sau:
Khi đó, phương trình của máy nén đoạn nhiệt sẽ là:
Ta có mối liên hệ:

Hiệu suất:
Nếu tính theo mã ngựa thì công suất sẽ là:
Lựa chọn mô
hình
QUÁ TRÌNH
GIẢI QUYẾT:

Nhập số liệu
ban đầu

IV.
Thủ tục hay giải thuật giải quyết là dùng những phương trình trên, thực hiện tính
toán tuần tự các vấn đề lỏng-rắn thông qua động học truyền khối và cân bằng lỏnghơi, tính toán dựa vào cân bằng vật chất và năng lượng.Hội
Cáitụvòng lặp này sẽ được lặp
đến khi thành phần dòng sản phẩm không thay đổi và đạt được sự hội tụ.
 Sơ đồ một quy trình dung phần mềm Pro/II:
Phân tích kết
quả

Kiểm tra tính
phù hợp của
kết quả

Kết quả


Có

Phù hợp

V.
NHẬP DỮ LIỆU VÀ CHỌN THUẬT TOÁN:
1. Nhập dữ liệu:
Khi nhập dữ liệu cần chú ý đến tính hợp lý các thông số công nghệ thực tế, do thiết bị
có thể bị hư hỏng và cho kết quả sai mà không biết. Chương trình muốn hội tụ các
thông số phải tương ứng và hài hòa với nhau. Một thông số không hợp lý làm quá
trình tính toán không hội tụ
Quá trình nhập dữ liệu chỉ cần nhập một phần các giá trị cần thiết, các thông số
còn lại được tính toán khi chạy chương trình
Thông số tính toán được chia làm 3 loại:
 Thông số không đổi: là thông số giữ cố định trong quá trình tính toán
như áp suất, nhiệt độ, …
 Thông số ước lượng: là thông số cần khai báo hoặc không cần khai báo
tùy ý. Đối với thông số này, bộ tính toán xem như là giá trị đầu của thuật
toán lặp, kết quả tính toán có thể khác so với giá trị ước lượng ban đầu.
Tuy nhiên, kết quả ước lượng phải gần kề với giá trị kết quả thì chương
trình mới hội tụ
 Thông số không cung cấp: là những thông số không cần nhập, được
phần mềm quy định.


Khi nhập xong dữ liệu vào, ô thông số chuyển sang màu xanh. Nếu dữ kiện vần còn
thiếu, ô sẽ có màu đỏ, cần bổ sung dữ kiện đến khi ô chuyển sang màu xanh thì mới
được chạy chương trình.
2. Chọn thuật toán:
Trong quá trình lặp, PRO II cần các giá trị ban đầu của thông số, từ đó PRO II tự
động ước lượng bằng công cụ IEG dựa trên các thông số đã cung cấp. IEG chỉ được
sử dụng 2 thuật toán lặp và Chemdist trong PRO II.
Phương pháp tính lặp I/O: chia công việc tính toán thành 2 vòng lặp, vòng lặp nội
và vòng lặp ngoại. Vòng lặp nội sẽ giải các phương trình cân bằng vật chất, phương

trình cân bằng nhiệt. Vòng lặp nội dung phương pháp tính gần đúng nên xác định các
biến số rất nhanh
Sau khi vòng lặp nội đã hội tụ ( sai số giữa 2 lần đạt yêu cầu) thì PRO II sẽ chuyển
sang vòng lặp ngoại. Tại vòng lặp ngoại, sẽ tính các giá trị K, H dựa trên kết quả
vòng lặp nội về thành phần, nhiệt độ.
PRO II chia làm 2 vòng lặp nội và ngoại để giảm số lần giải các phương trình nhiệt
động, trong đó vòng lặp nội tính gần đúng
 Khi chương trình không hội tụ, có nhiều nguyên nhân dẫn đến không hội tụ:
 Thông số đầu vào không chính xác,dữ kiện bị thiếu hay quá chặt chẽ nên
không thực hiện được
 Do thông số mặc định cho phần mềm không thích hợp: mặc dù quá trình
hội tụ nhưng không đủ số vòng lặp nên không có đáp số, nên cần phải
gia tăng thêm số vòng lặp tối đa cho phép
 Sai số khắc khe, khó đạt được.

B. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NHIỆT ĐỘNG
I. LÝ THUYẾT NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Các lý thuyết nhiệt động là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất cho việc tính toán quá trình
nén cũng như hoạt động của toàn hệ thống.
Có nhiều phương pháp tính toán các tính chất này, trong đó, quan trọng nhất là hai
phương pháp:
- Phương pháp tương quan: API và Rackett.
- Phương pháp phương trình trạng thái: phương trình bậc ba tổng quát, công thức
Alpha, các quy luật tổng hợp, phương trình SRK, phương trình PR, phương trình
SRKP, SRKM, SRKS…
Phương pháp API và Rackett tính toán khá chính xác tỉ trọng của pha lỏng, còn các
tính chất nhiệt động khác như: enthalpy, entropy lỏng và hơi, tỷ trọng pha hơi… thì
được tính toán rất chính xác bằng các phương trình trạng thái như: SRK, SRKM…
1.1. Phương pháp phương trình trạng thái:

Phương pháp tính cân bằng pha này có thể áp dụng trong một khoảng rộng nhiệt độ
và áp suất. Ngoài ra, còn để tính toán các tính chất nhiệt động như Enthalpy và
Entropy. Trạng thái tham khảo cho cả hai pha lỏng-hơi là khí lý tưởng, các chênh lệch
của hệ thực so với hệ lý tưởng được xác định bằng cách tính hệ số hoạt hóa cho cả hai
pha.
Cụ thể đối với các phương trình trạng thái bậc ba, các điều kiện tới hạn và quá tới
hạn được tính toán khá chính xác. Bằng cách sử dụng một hàm theo nhiệt độ biểu diễn
lực hấp dẫn giữa các phân tử, hàm thể tích, quy luật hỗn hợp, các phương trình trạng
thái bậc ba đã được vận dụng khá thành công để tính cân bằng lỏng-hơi các hệ phi lý
tưởng lớn.
Phương trình bậc ba:
Phương trình gồm hai tham số a và b được biểu diễn dưới dạng sau:
Trong đó P: áp suất
T: nhiệt độ tuyệt đối
v: thể tích mol
u,w : là hằng số, là số nguyên
Các giá trị u và w sẽ xác định dạng của phương trình trạng thái bậc ba như bảng dưới
đây :

1.2. Lựa chọn mô hình nhiệt động:
Lựa chọn mô hình nhiệt động thích hợp một ứng dụng cụ thể đóng một vai trò rất
quan trọng, ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của kết quả mô phỏng.
Mỗi phương pháp nhiệt động cho phép tính các thông số sau:
- Hằng số cân bằng pha K: thể hiện sự phân bố cấu tử giữa các pha ở điều kiện cân
bằng.
- Enthapy của các pha lỏng và pha hơi: xác định năng lượng cần thiết để chuyển một
hệ từ trạng thái nhiệt động này sang trạng thái khác.
- Entropy của các pha lỏng và hơi: xác định năng lượng tự do tối thiểu trong các quá
trình hoạt động.

- Tỷ trọng của pha lỏng và pha hơi: tính toán trong các quá trình truyền nhiệt, truyền
khối.
Để lựa chọn mô hình nhiệt động thích hợp, nên dựa vào các yếu tố sau:
- Bản chất của các đặc trưng nhiệt động của hệ: Hằng số cân bằng lỏng-hơi (VLE:
Vapor Liquid Equilibrium) của các quá trình .
- Phạm vi nhiệt độ và áp suất.
- Các thông số hoạt động sẵn có của thiết bị.
Bảng 1.4: Các phương pháp nhiệt động trong Pro/II


Như trên ta thấy để lựa chọn một phương pháp nhiệt động nào, ta cần phải biết
phương pháp nhiệt động đó có thỏa mãn được tính chất của hệ hay không=> nắm rõ
tính chất của hệ để chọn phương trình nhiệt động thích hợp.


II.

LÝ THUYẾT NHIỆT ĐỘNG CHO COMPRESSOR:

 Máy nén 1 cấp:
 Quá trình nén đẳng nhiệt, công của máy nén là công kỹ thuật của quá
trình nén:
Lkt = G.lLT, W
Hay: Lmn = p1V1 ln (), W
= - GRT 1 ln () , W
 Nhiệt thải trong quá trình nén:
 Nhiệt dung riêng đa biến:
Cn = C

Qn = Cn (T2 – T1) = Cn. T1 ( - 1) = Cn. T1 ( - 1)



Đối với máy nén m cấp thì công được tính như sau:
Lm cấp = m . L1 cấp. [ ()^ ]

PHẦN 2
TÌM HIỂU ỨNG DỤNG COMPRESSOR TRONG PRO/II
 Icon:

Icon Compressor trong PRO/II
 Khí nén ở đây thường gặp các khí như: O2, N2, NH3, …
 Ứng dụng của quá trình nén rất rộng trong công nghệ hóa nói chung và hóa
thực phẩm nói riêng, ngoài ra nó còn một ứng dụng khá lớn trong hệ thống làm
lạnh của các loại máy lạnh.


 Với phần mềm Pro/II, mỗi thiết bị đóng vai trò như là 1 công cụ trung gian để
qua đó thông qua khả năng xây dựng mô phỏng của mình, nó giúp ta tính toán
được rất nhiều thông số đầu ra của quá trình công nghệ.
 Máy nén
Một thiết bị được thiết kế để nén 1 dòng khí từ 450 kPa đến 6200 kPa, trong 3
giai đoạn, cho việc vận chuyển bằng 1 ống dẫn. Để chọn máy nén, bạn phải tính toán
công suất yêu cầu cho mỗi giai đoạn. Bạn cũng cần những tính toán năng suất máy
lạnh và tốc độ hoàn lưu trong từng giai đoạn.
Những dòng khí nén được làm lạnh đến 60 0C sau mỗi giai đoạn, để ngưng tụ
những cấu tử nặng hơn. Để tối đa hóa tỷ lệ sản phẩm. chất lỏng từ mỗi giai đoạn được
hoàn lưu lại cho giai đoạn kế tiếp.
 Quá trình nhập liệu

Dòng lưu lượng được hiển thị trong hình G4.1. Mỗi giai đoạn bao gồm 1 máy
nén, máy lạnh và trống tách (máy tách). Bảng G4.1 liệt kê những điều kiện hoạt động
lý thuyết cho các máy nén.

Hình G4.1: Dòng lưu lượng trong quá trình nhập liệu

Bảng 1: Những điều kiện hoạt động lý thuyết cho các máy nén.


Các chi tiết cấp dữ liệu được hiển thị trong bảng sau:

Bảng 2: Chi tiết cấp dữ liệu

 Phương pháp và dữ liệu
Phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK) được sử dụng để tính
toán giá trị K cân bằng, entanpy và tỷ trọng hơi nước. Những thông số nhị phân được
xây dựng vào chương trình để mô hình hóa một cách chính xác trạng thái thực tế của
N2 và CO2 với những hydrocacbon.
Phương pháp SRK được tìm ra để dự đoán tỷ trọng chất lỏng thấp khoảng 10 –
20%. Cho nguyên nhân này, phương pháp LK được chọn phù hợp nhất cho trạng thái
hydrocacbon, và hỗn hợp methane nồng độ cao.


Kết thúc của dòng khí nặng được đặc trưng như 3 phân đoạn dầu. Các thuộc
tính của các phân đoạn được liệt kê trong bảng sau:

Bảng 3: Các thuộc tính của các phân đoạn

 Mẫu mô phỏng
Các máy nén được mô phỏng với các áp lực và suất lượng đầu ra cố định. Mô

hình máy nén trong pro II là một aftercooler và trống tách flash gắn liền. Các máy
tách cho các giai đoạn 1 và 2 được mô phỏng bằng các trống flash đoạn nhiệt riêng, để
trộn sản phẩm của máy nén với chất lỏng hoàn lưu.
Không ước lượng được yêu cầu cho tỷ lệ và thành phần của 3 dòng khí hoàn
lưu.
Dữ liệu đầu vào
Đơn vị SI được sử dụng trong mô phỏng này là 0C thay vì là nhiệt độ mặc định
Kenvil. Ba phân đoạn dầu được đặc trưng bởi khối lượng phân tử, trọng lượng riêng
và nhiệt độ sôi. XDEN = SPGR chỉ ra rằng trọng lượng riêng được nhập vào thay vì là
tỷ trọng, các đơn vị mặc định trong hệ SI.
Input Data File:
TITLE  PROBLEM=G4,PROJECT=APPBRIEFS,USER=SIMSCI,DATE=SEPT 90
  DIMENSION  SI,TEMP=C,XDEN=SPGR
  PRINT STREAM=PART
COMPONENT DATA
  LIBID    1,NITROGEN/2,CO2     /3,METHANE /4,ETHANE  / &
           5,PROPANE /6,IBUTANE /7,BUTANE  /8,IPENTANE/ &
           9,PENTANE /10,HEXANE
  PETRO   11,BP135,120,0.757,135/12,BP260,200,0.836,260/ &
          13,BP500,500,0.95,500
THERMODYNAMIC DATA
  METHODS SYSTEM=SRK,DENSITY(L)=LK
STREAM DATA
  PROP STREAM=100,TEMP=45,PRES=450,&
       COMP=1,181/2,1920/3,14515/4,9072/5,7260/6,770/7,2810/&
            8,953/9,1633/10,1542/11,11975/12,9072/13,9072
  NAME 100,INLET GAS/10,COMPR VAPOR /11,CONDENSATE
UNIT OPERATIONS
 FLASH  UID=F1,NAME=FEED FLASH

   FEED   100,5
   PROD   V=2,L=11
   ADIA  
 COMPRESS UID=C1,NAME=STAGE 1
   FEED   2
   PROD   V=3
   OPER   EFF=78,PRES=1100
   COOLER TEMP=60
 FLASH  UID=F2,NAME=STAGE 1 SEP
   FEED   3,8
   PROD   V=4,L=5
   ADIA
 COMPRESS UID=C2,NAME=STAGE 2
   FEED   4
   PROD   V=6
   OPER   EFF=75,PRES=2600
   COOLER TEMP=60
 FLASH  UID=F3,NAME=STAGE 2 SEP
   FEED   6,9
   PROD   V=7,L=8
   ADIA
 COMPRESS UID=C3,NAME=STAGE 3
   FEED   7
   PROD   V=10,L=9
   OPER   EFF=72,PRES=6200
   COOLER TEMP=60
END

 Kết quả

Hoàn lưu hội tụ sau 8 lần lặp.Công suất, năng suất và tốc độ hoàn lưu
được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 4: Công suất, năng suất và tốc độ hoàn lưu

 Kết luận
Công suất yêu cầu cho máy nén tương tự nhau và có thể dùng những thiết bị
giống nhau cho mỗi máy. Năng suất yêu cầu làm lạnh khí và số lượng chất lỏng được
hoàn lưu tăng lên cũng như là sự tăng lên của áp suất sau mỗi trạng thái. Tổng năng
suất làm lạnh yêu cầu là 366.8 GJ/hr.


 Suất ra
Bảng tóm tắt thể hiện chi tiết của những giá trị nhập và 2 giai đoạn letdown đầu tiên.
Chi tiết của trạng thái 3 thê hiện ở ngõ suất từ máy nén C3. Câu lệnh PRINT chỉ ra
rằng chỉ có mỗi dòng xuất ra là cần thiêt. Nó in thành phần của các tốc độ lưu lượng,
nhiệt độ, và áp suất nhưng bỏ phần tính chất của dòng xuất ra. Dòng xuất ra sau cùng
liệt kê chi tiết của dòng cho vào và dòng sản phẩm.
Flash summary
FLASH ID                             F1           F2          
F3
      NAME                   FEED FLASH  STAGE 1 SEP  STAGE 2 
SEP
      FEEDS                         100            3          
6
                                      5            8          
9
      PRODUCTS VAPOR                  2            4          
7
               LIQUID                11            5          
8

TEMPERATURE, C                   45.000       55.736       
57.107
PRESSURE, KPA                   450.000     1100.000     
2600.000
PRESSURE DROP, KPA                0.000        0.000        
0.000
MOLE FRAC VAPOR                 0.44700      0.99653      
0.98433
MOLE FRAC LIQUID                0.55300      0.00347      
0.01567
DUTY, M*KJ/HR                   0.00000      0.00000      
0.00000
FLASH TYPE                  ADIABATIC­P  ADIABATIC­P  
ADIABATIC­P

OUTPUT FOR STAGE 3 COMPRESSOR
3’

                           UNIT 6, ’C3’, ’STAGE 

FEEDS                        7
PRODUCTS LIQUID              9
         VAPOR              10
OPERATING CONDITIONS
                                   INLET   ISENTROPIC       
OUTLET
                             ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­  
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
 TEMPERATURE, C                    57.11       110.76       
122.19

 PRESSURE, KPA                   2600.00      6200.00      
6200.00
 ENTHALPY, M*KJ/HR              334.2003     406.2101     
434.2138
 ENTROPY, KJ/KG­MOL­C           209.4579     209.4579     
211.6669
 CP, KJ/KG­MOL­C                             63.5285           


75.1511
 CV, KJ/KG­MOL­C                             48.6656           
56.5508
 CP/(CP­R)                                   1.1506            
1.1244
 CP/CV                                       1.3054            
1.3289
 MOLE PERCENT VAPOR             100.0000     100.0000     
100.0000
 MOLE PERCENT LIQUID              0.0000      0.0000       
0.0000
 ACT VAP RATE, M3/SEC       8.3816
 ADIABATIC                   EFF,             PERCENT          
72.0000
 POLYTROPIC                  EFF,             PERCENT          
74.6812
 ISENTROPIC                  COEFFICIENT,     K                
1.2019            
 POLYTROPIC                  COEFFICIENT,     N                
1.2902
 HEAD, M

         ADIABATIC                                         
7566.30
         POLYTROPIC                                        
7848.06
         ACTUAL                                           
10508.75
 WORK, KW
         THEORETICAL                                      
20002.73
         POLYTROPIC                                       
20747.60
         ACTUAL                                           
27781.56
 AFTERCOOLER
      DUTY, M*KJ/HR                                        
­164.79
      TEMPERATURE,                            C                
60.00
      PRESSURE,                               KPA              
6200.00
 NOTE: POLYTROPIC AND ISENTROPIC COEFFICIENTS ARE
       CALCULATED FROM HEAD EQUATION.

FEED AND PRODUCT STREAM OUTPUT
1STREAM ID                            10           11         
100
       NAME        COMPR VAPOR   CONDENSATE    INLET 
GAS
       PHASE                      VAPOR       LIQUID        
MIXED

FLUID RATES, KG­MOL/HR
   1  NITROGEN                 179.5963       1.3944     
181.0000
   2  CO2                     1812.2617     107.5004    
1920.0001
   3  METHANE                14113.3457     400.3724   
14515.0010
   4  ETHANE                  8001.8335    1068.5183    
9072.0000
   5  PROPANE                 5124.0815    2133.8696    
7260.0000
   6  IBUTANE                  397.2075     372.5232     
770.0000
   7  BUTANE                  1220.0641    1588.9044    
2810.0000
   8  IPENTANE                 235.6160     716.9981     
953.0000


   9  PENTANE                  332.7747    1299.5493    
1633.0000
  10  HEXANE                   121.2520    1419.9563    
1542.0000
  11  BP135                     28.3821   11946.9199   
11975.0020
  12  BP260                  7.2584E­07    9072.0410    
9072.0000
  13  BP500                  9.0082E­16    9072.0400    
9072.0000
TOTAL RATE, KG­MOL/HR        31566.4160   39200.5898   

70775.0000
TEMPERATURE, C                  60.0000      44.9995      
45.0000
PRESSURE, KPA                 6200.0000     450.0000     
450.0000
ENTHALPY, M*KJ/HR              263.1534     134.0240     
462.9854
MOLECULAR WEIGHT                29.3555     211.8170     
130.4179
MOLE FRAC VAPOR                  1.0000       0.0000       
0.4475
MOLE FRAC LIQUID                 0.0000       1.0000       
0.5525

PHẦN 3
VÍ DỤ VỀ COMPRESSOR

Ví dụ 1: Một máy nén hoạt động với áp suất p= 2660 KPa với hiệu suất 80% gồm 2
cấu tử: NH3 (nồng độ nhập liệu: 200 kmol/h) và CH 4 (1890 kmol/h). Nhiệt độ nhập
liệu là 350C, áp suất nhập liệu 355 KPa. Sử dụng phần mềm PRO/II, hãy tính nồng độ
của các cấu tử sau quá trình nén.
Bước 1: Tạo dựng bản sơ đồ quá trình (Thiết bị và dòng).
Thiết bị:
- Click chuột vào biểu tượng Compressor trên bảng công cụ di động PFD, và click
lần nữa vào vị trí trên sơ đồ PFD nơi muốn đặt thiết bị.
* Dòng:
- Click chuột vào nút bấm Stream trên bảng công cụ PFD.
- Thêm dòng bằng cách click chuột tại điểm khởi đầu và kết thúc của dòng.

Bước 2: Xác định danh mục các chất thành phần.
Dòng nhập liệu bao gồm CH4, NH3.
Click chuột vào biểu tượng phân tử benzene
cụ để chọn các chất thành phần.

trong ô màu đỏ trên thanh công


Vì không có vùng file bị viền đỏ biểu thị các mục bổ sung, click chuột vào nút
bấm OK để thoát ra cửa sổ này.
Bước 3: Xác định phương pháp nhiệt động.
Click chuột vào biểu tượng giản đồ pha
trong ô màu đỏ trên thanh công cụ để
chọn phương pháp nhiệt động từ một danh mục các phương pháp nhiệt động phổ
biến, các mối tương quan tổng quát, các phương pháp về độ hoạt động của chất lỏng,
các chương trình đặc biệt, các phương pháp do người sử dụng đưa vào hay các
phương pháp về phương trình trạng thái.
- Chọn cửa sổ Thermodynamic Data bằng cách click chuột vào Thermodynamic Data..
option
Để chọn một hệ nhiệt động đã xác định trước của các phương pháp nằm trong cửa sổ
Thermodynamic Data : (a ) Chọn Equations of state option trong danh mục có nhãn
Category; (b) Chọn hệ nhiệt động SRK-Modified Panag-Reid từ hộp danh mục
Primary Method.
- Click chuột vào nút bấm Add để xác định phương pháp tính toán nhiệt động đối với
hệ đang xét.
- Click chuột vào nút bấm OK trên cửa sổ chính Thermodynamic Data.



Bước 4: Thiết lập dữ liệu đối với dòng.

Bước 5: Thiết lập dữ liệu đối với thiết bị.
Click đôi (chuột) vào biểu tượng thiết bị nén khí hiện ra cửa sổ chính nhập dữ liệu đối
với thiết bị này.
Nhập hiệu suất đoạn nhiệt của thiết bị nén khí là 80% trong vùng Efficiency or
Temperature Specification.

Bước 6: Chạy mô phỏng.
Sau khi thiết lập hệ thống xong, ấn nút run để chạy mô phỏng.
Kết quả sẽ hiển thị như sau:



Kết luận:
Với hiệu suất 80%, áp suất hoạt động là 2600 kPa, máy nén khí đã nén nồng độ của
NH3 từ 2000 kmol xuống còn 0.5141 kmol, còn nồng độ của CH 4 từ 1980 kmol xuống
còn 0.4859 kmol, giảm thể tích rất lớn.
Máy nén khí là thiết bị khá phổ biến trong các máy lạnh, bài toán máy nén khí sẽ liên
quan tới các bài toán về máy lạnh trong công nghệ hóa học. Việc giải bài toán máy
nén bằng PRO/II được thực hiện nhanh chóng và đơn giản, sẽ thuận tiện cho quá trình
tính toán.
Ví dụ 2: Trong một máy lạnh, môi chất NH3 sau khi đi qua thiết bị bốc hơi có nhiệt độ
-50 C, áp suất 5 at, qua máy nén để nâng lên áp suất 50 at. Sử dụng PRO/II để tính
công suất máy nén, với hiệu suất nén là 86%, nhập liệu NH3 với lưu lượng 20 kmol/h.