MỤC LỤC
Dòng vào được coi như khuấy trộn hoàn toàn và ngay lập tức, vì thế thành phần dòng ra khỏi thiết bị phản ứng là đồng nhất như trong thiết bị phản ứng. Cho thể tích của thiết bị, tỉ lệ các thành phần thích hợp cho mỗi phản ứng và hệ số tỷ lượng của phản ứng, CSTR sẽ tính toán độ chuyển hóa của mỗi cấu tử đi vào thiết bị phản ứng.
Khi chọn phím này, Reaction Balance sẽ cung cấp toàn bộ các tham số của các chất phản ứng có trong CSTR. Trong Basis có thể xem hoặc sửa đổi các thông tin của mỗi phản ứng trong Reaction Set như: Basis (tham số cơ bản) cho các tính toán cân bằng, Phase trong đó thực hiện phản ứng, nhiệt độ Approach (gần đúng) của cấu tử cân bằng và khoảng nhiệt độ min và max đối với hằng số cân bằng. Trong Keq có thể biết các thông tin về hằng số cân bằng K, sự phụ thuộc của K vào các tham số khác, cách tính LnK cho từng phản ứng (chọn và xem ở ô Basis).
Xem Section 4.4.3- Equilibrium Reaction của Simulation Basis guide để biết thông tin chi tiết về Equilibrium Constant source. Đối với mỗi phản ứng trong Reaction Set, đưa ra một phương trình gần đúng dạng phân số, đó là một hàm của nhiệt độ. Sau khi thay đổi đã được thực hiện, có thể cho HYSYS trở về giá trị ban đầu bằng cách chọn Use Default box.
NAin lưu lượng dòng vào reactor Naout lưu lượng dòng ra khỏi reactor Base Component Cấu tử phản ứng để tính độ chuyển hoá Eqm Const Giá trị của hằng số cân bằng được tính.
Sự linh hoạt của GIBBS REACTOR cho phép hoạt động như một tháp tách, hoặc như một reactor với mức năng lượng tự do Gibbs tối thiểu mà không cần cài đặt phản ứng hoặc một reactor thực hiện phản ứng cân bằng. Không yêu cầu thiết lập phản ứng, vì HYSYS tính toán hệ phản ứng bằng cách tối thiểu năng lượng tự do Gibbs trong điều kiện cân bằng pha và cân bằng hoá học. Khi một phản ứng đã thiết lập được gắn vào, Gibbs Reactor sẽ được tính toán bằng cách sử dụng các hệ số tỷ lượng kèm theo phản ứng.
Chức năng tối thiểu hoá năng lượng tự do Gibbs được thực hiện, đồng thời gán giá trị 0 cho các tham số chưa biết. Nghĩa là khi kích hoạt ô Inert của một cấu tử nào đó, giá trị 1 và 0 tương ứng sẽ xuất hiện trong các ô Frac Spec và Fixed Spec, điều đó cho thấy thành phần cấu tử đó trong dòng nguyên liệu bằng trong dòng sản phẩm. Khi kích hoạt ô Atom Matrix (như hình trên), có thể nhập nguyên tử thành phần của loại hợp chất nào đó chưa biết công thức hoặc chưa khai báo lúc trước.
Tại đây có thể nhập thêm vào thành phần các cấu tử chưa khai báo hoặc chỉnh sửa lại nguyên tử của các cấu tử bất kỳ có trong thành phần dòng.
Cylinder/Sphere Chính sự khác nhau về hình dạng của Cylinder và Sphere (hình trụ và hình cầu) làm thay đổi một số thông số và phương pháp tính thể tích. • Nếu nhập chiều cao và đường kính vào thì thể tích được tính toán dựa trên một trong hai phương trình trên. • Nếu nhập một giá trị hoặc đường kính, hoặc chiều cao, thông số còn lại là thể tích thì HYSYS sẽ tự động tính toán các giá trị còn lại dựa vào các phương trình trên.
Nhóm Geometry có 3 tham số: thể tích, đường kính và chiều cao (hoặc chiều dài nếu thiết bị nằm ngang). Tuy nhiên có thể nhập một trong hai tham số (hoặc chiều cao hoặc đường kính) và tham số thứ ba sẽ được tự động tính toán theo một trong hai biểu thức trên. Nếu reactor đang tính toán có Boot, cần nhập các thông số thể tích của thiết bị bằng cách kích hoạt This Reactor has a Boot.
Trang này cho phép lựa chọn Heat Loss Model để tính toán và nhập các tham số cần thiết cho từng model.
(Optional) Trong field name, không bắt buộc phải khai báo dòng năng lượng, tuy nhiên trong trường hợp này HYSYS sẽ giả định thiết bị hoạt động ở chế độ đoạn nhiệt. Parameters Page chia thành 3 phần, từ đó có thể chỉ thị cho HYSYS tính toán độ giảm áp suất, trao đổi nhiệt và quyết định hoạt động của thiết bị. Các dạng của Heat Transfer Page tùy thuộc vào việc chọn trong giao diện SS Duty Calculation Option, hoặc Formula hoặc Direct Q Value (xem hình dưới đây).
Heating/ Colling Lựa chọn một trong hai chế độ của dòng năng lượng, nếu là Heating giá trị dòng mang dấu cộng, Colling mang dấu trừ. Giá trị cuối cùng trong phương trình đại diện cho độ dày thành ống và độ dẫn nhiệt của vật liệu làm ống được coi là không đáng kể và bỏ qua trong tính toán PFR. Nếu xác định Heat Flow trong Energy Stream property view và chọn phím Formula trên Heat Transfer page, việc giải bài toán sẽ gặp trở ngại.
Từ giá trị UA, trong trường hợp này U là hệ số truyền nhiệt cục bộ, bằng hằng số, thay đổi theo chiều dài, đường kính hoặc số ống (thực hiện trong Dimensions page) sẽ ảnh hưởng đến hout.
Như đã mô tả trước đây, PFR được phân chia thành các phần tử bằng thuật toán giải reactor: HYSYS sẽ tính toán cho mỗi phần tử của reactor. Tuy nhiên, nếu một giải pháp không đạt được trong một phân đoạn riêng lẻ, nó sẽ được chia thành các phần nhỏ hơn đến khi đạt được kết quả. Cho biết mật độ phần rắn của hạt xúc tác, bao gồm cả không gian của các mao quản bên trong hạt xúc tác, bằng khối lượng chia cho toàn bộ thể tích của hạt, nghĩa là bao gồm cả thể tích mao quản.
Các điều chỉnh được thực hiện sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ các phần khác của phản ứng Specifics Có 2 lựa chọn là Stoichiometry và Basis. Lưu ý rằng bất cứ sự thay đổi trong Conversion Reaction property view sẽ làm thay đổi toàn bộ phản ứng đã chọn và tất cả Reaction Sets có chứa phản ứng này. Giao diện của trang này gồm có 2 hộp thoại: Reaction Extents (cho biết tỷ lệ chuyển hóa của phản ứng) và Reaction Balance (cho biết cân bằng của phản ứng).
Total Inflow rate (lưu lượng tổng dòng vào), Total Reacted rate (tốc độ phản ứng tổng cộng) và Total Outflow (lưu lượng tổng dòng ra) cho mỗi cấu tử được biểu diễn bằng phần mol.
Hiển thị Độ chuyển hóa hiện thời, % cấu tử chính trong dòng nguyên liệu đã tham gia phản ứng. Giá trị âm thể hiện cho các chất tham gia phản ứng, giá trị dương thể hiện cho sản phẩm phản ứng. Khi biết ba thông số của Tube Dimension, thông số thứ tư sẽ tự động được tính toán.
Mặc dù số ống nói chung được xác định từ đầu, cần đặt tham số này như là giá trị được tính toán bằng cách lựa chọn Number of Tubes và bấm phím DELETE. Giá trị mặc định Void Fraction là 1, trường hợp này có nghĩa là không có chất xúc tác trong thiết bị phản ứng và Void Volume bằng Total Volume. Nếu giá trị Void Fraction nhỏ hơn 1, nghĩa là trong thiết bị có chất xúc tác và cần cung cấp thông tin trong Overall page của Reaction Tab.
Các thông tin này được sử dụng để tính toán độ giảm áp, nhiệt dung của reactor và lưu lượng không gian của chất lỏng trong ống phản ứng khi có xúc tác.
Performance tab có 5 trang, mỗi trang có các đường cong biến thiên của các tham số: Conditions, Flows, Reaction Rates (Rxn Rates), Transport và Compositions. Lưu ý rằng trục hoành luôn luôn biểu diễn Reactor Length (chiều dài ống phản ứng). Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của mỗi phân đoạn ống phản ứng và tương ứng với số phân đoạn đã được xác định ban đầu.
Tại trang này có thể xem bảng các tham số vật lý: nhiệt độ, áp suất, phần mol hơi, Hiệu suất, Ernthalpy, Entropy, …như là hàm của chiều dài ống phản ứng. Nếu chọn phím Plot, số liệu từ bảng sẽ chuyển sang dạng đồ thị hàm số của chiều dài ống phản ứng. Các tính chất vận chuyển (truyền nhiệt và chuyển khối) cũng được biểu diễn là hàm của chiều dài ống phản ứng trong trang này.
Đánh dấu Fluid Package, thiết lập như trên, trong giao diện Add ‘Global Rxn Set’. Giá trị A lấy trực tiếp từ biểu thức tính hằng số tốc độ phản ứng, nhưng khi tính toán cần giá trị E. Trên Parameters page của Design tab, chọn phím User Specified và đặt độ giảm áp (Pressure Drop) bằng 0 kPa.
Trong Heat Transfer group, đặt giá trị Duty là 0 kJ/hr, vì đây là thiết bị đoạn nhiệt. Chỉ xác định Tube Volume, Length, Number of Tubes, Wall Thickness và Void Fraction (Total Volume sẽ được tính toán). Vì void fraction đặt bằng 1, không cần thiết phải nhập thông tin về xúc tác.
Quan sát đường phía dưới của giao diện, phép tính sẽ hội tụ khi nhiệt độ khoảng 664oC.