稳定而高效地求解循环物流的能力,对任一流程模拟器来说都至关重要。在这一方面,Hysys相对其他模拟软件具有先天优势。Hysys中能够以非序贯的方式对部分单元模型进行 反向计算 ,可以明确地解决部分循环物流,例如,你可以通过换热器的出口物流参数计算该单元的进料物流。而当下游物流与上游物流出现了混合时,则需要使用Recycle单元。
Recycle是流程中的一个概念模块。该模块允许物料参数从入口到出口(forward),或是从出口到入口(backward)进行传递。在问题求解的角度上,也就是确定两个物流中,哪个作为假定而哪个作为计算值。如果用户选择从入口到出口作为温度变量的传送方向,则假定值是入口温度,而计算值是出口温度。 (上面的假定值和计算值是数值方法中的概念,在这里主要是只解Recycle所内含的非线性方程时所使用的迭代算法中所用的概念。下文将会有所涉及。)
Hysys将遵循下列步骤对Recycle进行计算:
注意 :使用 循环建议 (Recycle Adviser)可以减少流程中的Recycle模块数量,并将Recycle模块调整到最适合进行物流撕裂的位置。该功能不单单调整了物流撕裂的位置,也优化了各个Recycle的计算顺序。
物流连接 选项卡里包含了两组页面:
参数选项卡包含了下面两组页面:
如果安装了Hysys petroleum Refining还会多一个收敛(Convergence)页面。 对不起我没有
Hysys允许您为列出的每个变量和组件设置收敛指标。 此处输入的灵敏度(sensitivity)实际上充当Hysys内部收敛容差的倍率。 看例子呗
下表中是各个参数的内置容差, 除了流量是相对差,其他参数均使用绝对差。
注意 :在乘以灵敏度(默认为10)以后,气相比率的内置容差为0.1,看起来过于宽容。然而,在大多数情况下,如果其他的变量均已收敛,则Recycle两侧物流的相态一致。对于近沸点(露点/泡点)的体系而言,由于其他参数的细微变化就会引起气相比率的剧变,宽容的气相比率会有助于收敛的进行。
例如,温度内置容差为0.01,默认乘以10(灵敏度),因此回收收敛算法使用的绝对容差为0.01 * 10 = 0.1。因此,如果Recycle要收敛,假定温度和计算温度必须之差在0.1℃之内(℃是内部单位。在执行计算之前,Hysys总是将输入值转换为内部单位)。
灵敏度=10(默认)是正常的,建议用于常见的计算。 小于10的值更严格,也就是说,乘数越小,收敛宽容度越小。
注意 :无需把各个参数的倍率(灵敏度)设置为同一数值。若你对关键组分的要求是ppm级别,你可以只把该组份的倍率调少。 ppm级别的话,至少要在0.001以下
Transfer Direction(传递方向)列允许你设置参数的传递方向。其中有三种选项:
如果您只想传递部分物流变量,则可以使用未转移选项。 例如,如果您只想传递P、T、组分和流量,则其他变量可以设置为“not to transfer”。
若你勾选了 部分步进 (Take Partial Steps)复选框后,只要能传递的变量足够Recycle进行计算的,Recycle就会进行计算;反之,Recycle会等待所有变量都计算结束后才进行下一个迭代循环的计算。默认情况下,复选框是没有勾选的。
除了能收敛基本物性外,Recycle还能对各个组分在设定容差下进行迭代。循环物流的物流会自动添加到Recycle的计算逻辑中。若勾选了使用 组分灵敏度 (Use Component Sensitive)复选框时,Recycle会使用单独组分的灵敏度会覆盖整体的灵敏度进行计算。默认情况下,该复选框不会被勾选。 选择使用组分灵敏度后,各个组分的灵敏度会在列表中列出。默认的组分灵敏度为10.00。你所做的每一个变动都会被记录。
数值方法设置页面包含了Wegstein加速方式(Wegstein Acceleration Method)的各种选项。Recycle会根据设置修改参数的传递方式,而非直接替换。
下表列出了数值方法设置的参数:
当Hysys达到最大迭代次数时,弹出一个警告窗口,说明Recycle在给定的迭代次数内为收敛。您可以选择是否继续计算。
如果你建立了一个新流程,我们建议你是用一个较少的迭代次数上限,比如3。若计算十分顺利,可以提升迭代次数上限。所需的迭代次数不单单受流程的复杂度影响,迭代开始时是用的初值也会影响到迭代的次数。
在进行迭代收敛时,会使用Wegstein加速来产生下一步计算的假定值。估算值的计算方法如下:
其中:
Hysys会根据持续迭代的结果确认使用的松弛因子Q
的大小。用户设定的Qmax和Qmin则设定了松弛因子的上下限。注意当Q=0时,系统会使用直接迭代;当Q<0时则使用加速;当1>Q>0,则处于松弛状态。
注意 :如果您发现Recycle在振荡迭代,同时数个迭代都使用了直接迭代,此时可以将Qmax设置为一个更大的数值 ,此时每次循环的步进更为保守 。
加速频率 规定了两次迭代加速之间进行了多少步迭代。默认次数为3;在3次迭代后(假定迭代延时小于3),Recycle会使用Wegstein加速法结合假定值和计算值计算下一步迭代所使用的假定值。若下一步迭代无需使用加速(比如 加速延时 内的任意一次迭代),则将本次的计算值直接作为下一步的假定值。
要注意 加速延迟 优先于迭代频率,即若加速延迟的值为x,前x次迭代均采用直接迭代,无论迭代频率是否小于x。而第x+1次则会应用迭代加速。
虽然加速迭代对大多数问题都有好的效果,但在某些情况下,可能导致过校正、振荡、甚至不收敛。 比如高敏感度循环过程,或存在多个强相互作用的循环的流程。 在这些情况下,直接迭代可能是最佳方法。 要避免使用加速迭代,只需将加速频率(或加速延迟)设置为无法达到的数值(例如100)。 在罕见的情况下,直接迭代也无法达到收敛,此时需要调节 $Q_{max}$ 和 $Q_{min}$ 来实现松弛迭代。
加速延迟将加速迭代的引入推迟到所设定迭代步数后。 该延迟只适用于迭代开始后的几步迭代,当迭代计数超过迭代延迟后,迭代频率将起效。 也就是说,在达到延迟值之前不执行加速,并且在延迟之后,根据迭代频率施加加速。 迭代延迟的默认值为2。 例如,如果“delay”设置为5,迭代计数为3,则前5次迭代使用直接替换,第6次使用加速,然后在每第三次迭代后应用加速。
对于Recycle还需要注意下列几点:
注意 :Monitor Tab(监视 选项卡)提供了记录收敛历史的功能。 所以后面几个选项卡我都不会翻译了 =w=
HYSYS提供了一种非常简单的解决循环问题的方法,并通过界面为用户提供了对求解过程的全面控制和反馈。
注意 :在动态模拟(Dynamic mode)中,所有Recycle将会被忽略,此时模块的出入口物流参数一致。
当单个Recycle被设置时,它代表了一股被撕裂的循环物流。多个Recycle则代表了多股循环物流,这些循环物流可以是相连的、嵌套的或两者俱备的。与多个Adjust相似,Recycle可以根据设置对多个循环流进行同时求解。
设置Recycle的过程如下:
注意 :如果Recycle是连接到塔器中,必须给出估算值,确保塔器先收敛。
注意 :Recycle的进出口物流的名称必须不同。
循环流股的撕裂位置对Recycle的求解至关重要。尽管看上撕裂流股就应该是循环流股,但实际上在循环中的任意一股物流都能被撕裂。对于复杂流程模拟而言,必须考虑一些因素,下面是一些通用指引:
这一期就到此结束了。