基于Modelica的闪蒸模型系统的构建方法与流程

本申请涉及仿真建模，尤其涉及一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法。

背景技术：

1、随着我国化工行业的发展，领域内各种传统技术不断优化，新技术层出不穷，闪蒸作为分离技术的代表始终占据着极其重要的地位。以闪蒸为核心技术方法的闪蒸系统构建的成功与否将直接决定分离混合物效果的好坏，这对于绝大多数需要用到该方法的化工企业至关重要。

2、目前建模仿真技术愈发成熟，大量成功应用于化工行业的案例使其引起领域内的广泛关注。在化工领域的诸多建模仿真公司中以aspentech最负盛名，以闪蒸系统中的闪蒸罐为例虽然aspen提供了闪蒸罐单元模型，但由于技术不公开，代码保护等多方面限制，用户无法根据实际工况去调整闪蒸模型的部分源码以使其满足实际生产中的需求，这为许多模型使用者带来不便。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，以解决相关技术中存在的由于模型源代码不公开，从而使得用户无法根据实际工况从代码级修改模型以满足实际生产中的需求的技术问题。

2、根据本申请实施例，提供一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，包括：

3、s1：使用物理系统建模语言modelica分别构建出压力源单元模型、热换器单元模型、调节阀单元模型、闪蒸罐单元模型、冷却器单元模型、第一压力阱单元模型、第二压力阱单元模型以及连接器模型；

4、s2：按照系统的工作机理，利用所述连接器模型将所述压力源单元模型、热换器单元模型、调节阀单元模型、闪蒸罐单元模型、冷却器单元模型、第一压力阱单元模型以及第二压力阱单元模型连接成一个完成的闪蒸模型系统，其中所述第一压力阱单元模型连接在所述冷却器单元模型上，所述第二压力阱单元模型连接在所述闪蒸罐单元模型上，通过压力源单元模型和第二压力阱单元模型中的压力差来控制第一条工质流动通道中工质的流速，通过闪蒸罐单元模型中的压力和第一压力阱单元模型中的压力差来控制第二条工质流动通道中工质的流速；其中，取压力源单元模型中的压力为p1、第二压力阱单元模型中的压力为p2、第一压力阱单元模型中的压力为p3，结合两条工质流动通道，则有p1＞p2＞p3，从而构建完成第一条工质流动通道之间的压力差模型p1-p2，令闪蒸罐单元模型的压力等于第二压力阱单元模型中的压力p2，构建出第二条工质流动通道中的压力差模型p2-p3，至此整个系统的压力差模型构建完成；

5、s3：在所述压力差模型搭建完成之后，依次设置压力源单元模型的变量和参数并调用该模型、设置热换器单元模型的变量和参数并调用该模型、设置调节阀单元模型的变量和参数并调用该模型、设置闪蒸罐单元模型和第二压力阱单元模型的变量和参数并调用该模型、设置冷却器单元模型的变量和参数并调用该模型、设置第一压力阱单元模型的变量和参数并调用该模型，从而完成闪蒸模型系统的构建。

6、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

7、由上述实施例可知，本申请基于面向对象的建模思想，使用物理系统建模语言modelica围绕闪蒸罐单元模型构建了一套接近真实的闪蒸系统。由于采用了modelica建模语言、且模型公开透明，所以用户可以根据实际工况在此基础上从代码级调整模型以满足实际需求，进而提高了模型的可复用性以及推广性同时极大便利了相关用户，克服了无法从代码级调整aspen模型的弊端。此外，所设计的闪蒸罐单元模型、热换器单元模型、调节阀单元模型等单元模型均真实有效，在很大程度上还原了真实设备的输入输出之间的关系。同时使用压力差来控制工质流的流动，配合以连接器模型为媒介将各个单元模型相互连接，由此构建出的闪蒸系统具有很强的物理实际意义，为从事相关领域的建模者提供了很好的参考。

8、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述压力源单元模型主要涉及源压力的指定以及工质流的构建，其中压力大小通过方程赋予任意值；工质流的构建主要涉及混合后液体的焓值的计算，以及指定该二元混合物体系中轻组分的摩尔组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述热换器单元模型和冷却器单元模型均为管壳式热换器单元模型，所述管壳式热换器单元模型拆分为若干个热换单元，热换单元的数量可在该模型源码中根据实际需要任意设定热换单元数。

4.根据权利要求1所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述调节阀单元模型为一种基于线性流动特性的调节阀，工作原理如下式：

5.根据权利要求1所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述闪蒸罐单元模型的核心计算方程如下：

6.根据权利要求5所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述逸度系数的求取方法：

7.根据权利要求6所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，s11包括以下子步骤：

8.根据权利要求6所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述压缩因子形式的srk方程表达式如下：

9.根据权利要求6所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述逸度系数求解方程如下：

10.根据权利要求1所述的一种基于modelica的闪蒸模型系统的构建方法，其特征在于，所述连接器模型采用基于modelica的非因果型连接器，所述非因果型连接器内存储了两个real型变量：分别为p，x用来传递压力以及工质轻组分的摩尔分数；一个flow型变量qm，用来传递工质的质量流量；一个stream型变量h，用来传递工质的焓值。

技术总结本发明公开了一种基于Modelica的闪蒸模型系统的构建方法，包括：构建压力源单元模型、热换器单元模型、调节阀单元模型、闪蒸罐单元模型、冷却器单元模型、第一压力阱单元模型、第二压力阱单元模型以及连接器模型；并按照系统的工作机理，将上述模型进行连接；取压力源单元模型中的压力为P1、第二压力阱单元模型中的压力为P2、第一压力阱单元模型中的压力为P3，结合两条工质流动通道，则有P1>P2>P3，从而构建完成第一条工质流动通道之间的压力差模型P1‑P2，令闪蒸罐单元模型的压力等于第二压力阱单元模型中的压力P2，构建出第二条工质流动通道中的压力差模型P2‑P3，至此整个系统的压力差模型构建完成。技术研发人员：杨浩然,王文海,徐斌,张奕楠,嵇月强,万向成,张益南,叶宇祺,张稳稳,李颖梅,李昕怡受保护的技术使用者：杭州优稳自动化系统有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29