稳态模拟和动态模拟

稳态模拟和动态模拟

可能大家用的最多的就是稳态流程模拟，很少有人用多动态流程模拟，首先从算法上来说动态流程模拟比稳态流程模拟难多了，不论是应用序贯模块法还是联立方程法，都需要解大量的偏微分方程组（对时间的偏导数）。

关于算法就不多说了，相信大家一般都是用来模拟，而不是研究编写这些软件的，如果有兴趣可以私下和我交流。

稳态和动态在变量的给定上面是不同，因为稳态没有时间变量，所以稳态模拟的specifications和动态不同，比如说一个容器，稳态的话给流量和压力就可以了，但是动态这些都是变量，都不是设定值，所以需要给出的设备尺寸，比如容器体积，持液量等。还有像边界物流的P/F specifications就可以只确定压力，因为F=f（p）。

下面简单说一下动态模拟的一些设定

Boundary Streams——所有边界物流都需要插入valve

压力specifications——所有边界物流P都是设定值

Valves——需要设定p/f relationship

K value——换热器需要设定k值

Pressure gradients——保持合适的压力梯度，可能好多人用valves的时候都输入过deltaP，压力梯度是流体在管路里面流动的推动力，所以也可以说F=f（deltaP）

Tray Sizing——精馏塔需要给出几何尺寸

hold-ups——在给出容器尺寸的时候需要注意容器的持液量，以此来给出合适的size

最后要注意在动态运行过程中是不能修改这些specifications的，只有在stop之后才可以更改

还有就是其实软件内部是在解大量的方程组，所以要主要自变量的个数，也就是DOF自由度问题，否则是不可能解出结果的。所以说自由度分析问题也是在流程模拟中至关重要的。稳态模拟作用就不多说了大家一般常用

动态模拟，可以用来ots，也就是操作员培训，逻辑控制联锁设定，开停车工况模拟，and so on

也可以说成稳态是某一时刻，动态是这些时刻的串联

Hysys稳态和动态的区别

区别：

1，稳态模型所描述的单元与时间无关，只解决物料平衡，能量平衡和相平衡。进出单元的物料必须相等。动态模拟引入时间变量，除了解决稳态模型要解决的上述3大平衡的同时，还要解决压力，温度，液位，各相浓度随时间的变化。因此稳态模拟是3大平衡的代数方程描述。动态模拟是系统压力，温度，液位，各相浓度随时间的变化微分方程描述。目前所有动态模拟软件对于单元操作一般采用常微分方程进行描述，只有管道是采用偏微分（Hysys 中的PipeSegment）.比如分离器动态模型，我们假设在分离器内部浓度为均匀分布，这便是常微分方程，若在分离器内部某物质浓度分布不均匀，你必须采用偏微分方程来进行描述。

2，序贯模块技术和联立方程技术都是求解稳态模型的基本方法

学习动态模拟的关键点：

1，系统初始化，即系统的初始化（给定微分方程的处值）。初学者一般可先建立稳态模型，然后转入动态模型，Hysys会自动将稳态数据传入动态模型。动态高手可直接由动态开始建模，初值由手工根据经验给定

2，各单元操作变量的规定

3，系统边界条件的规定（规定压力还是流量）比如进入装置界区的原料是规定压力还是流量。如果固定压力，那末这股原料的来压是固定的，它的流量会随装置本身的操作压力变化。

做LNG动态，最主要有以下几点要注意：

1.Rating ->Sizing，这个页面中如果你有设备数据那就非常好了，如果没有的话就只能摸着输入了。

2.Rating ->layers,这个地方，如果你在heat transfer页面中选择了OVERRID UA，这里面的参数你输入也没啥意义，不会对换热有影响，如果你后面选择的是计算U，那么这个里头的输入就有意义了，比如PERFORATION，这个是打孔率，你给的大，换热面积就小了，PITCH，是单位宽度的翅片个数，你给的多，换热面积就大了。

3.Rating ->Heat Transfer，我用的是OVERRIDE UA,意思是你只需要输入UA，只有UA对换热有影响，如果你用了前面U CALCULATOR，那么你需要设置的参数就多了，REF.FLOW,MIN SCALE 等都需要。

4.Dynamic-model，这个页面里头，具体要设置多少ZONE,这个是要看你最终计算出来的温度梯度合不合适，过渡是否平缓，如果不是，就是适当增加ZONE，每个ZONE，你都要做对应的设置。每个ZONE里头的connections，你都要对应设置好，选择其FEED, PRODUCT，是逆流还是顺流，还是交叉。都要做设置。

5.Dynamic->Specs这个页面就同其它换热器的差不多，把K设置好就可以了，可以先指定压降，规定流量后，计算出K，然后再用FLOW EQN。

其它的也没啥，起码很容易就跑起来了，详细的难度要看你使用的是哪种方式。

楼主来个混合制冷剂的天然气的 LNG动态吧！！！

你这个要求有点大。你可以提供个简单的模型我给你改或者我抽时间做个简单的家用电冰箱的制冷循环动态给你看，这里我只能简单介绍下流程。

混合制冷剂主要还是甲烷、乙烷、和丙烷为主，你想要达到不同的制冷温度，就需要不同的组分组合，比如液化NG的时候，最后的制冷需要达到-155度左右，就可以采用以甲烷和乙烷组合为主的制冷剂、而前面的预冷就可以采用乙烷和丙烷为主的制冷剂。

整个制冷循环中，主要设备一般是压缩机（可能是多级，可能有汽轮机来驱动）、换热器（冷却压缩机出来制冷剂的温度）、分离罐（制冷剂气液分离）、冷箱（可能是管束或板翅式）。具体的原理大家网上一搜就可以得到一大堆，主要是JT 阀。

从整个能量守恒的角度来看（制冷剂循环侧），压缩机和天热气提供了热量，而冷却水换热器移走了热量。因此调节冷却水的用量可以给整个循环带来比较显著

的影响（比如分离罐里的液位、整个循环体系的压力）。

整个循环体系，一般来说控制系统会有：压缩机出口的压力控制（可能会串级汽轮机的转速控制），复杂点的体系会对JT阀进行流量控制，再复杂可能会包括温度交叉控制系统等。

就说这么多吧，你可以问的更细些。

现在手上没合适的例子，可以简单说下动态建模要注意些什么：

1.不要从稳态直接切换到动态，特别是对于复杂的系统更不要这么做（虽然HYSYS的例子是直接转），千万不要这么做，这么做的问题一是模型很难跑起来，而是跑起来也不是我们所要的。

2.搭建动态模型，心中一定要时刻记住：现实中什么样子的，你模型中就要照着那个样子去走。详细解释一下这句话，比如搭建简单的一个动态模型，从河里抽水到一个高压储槽中。首先入口你就知道了，一定要给个常压的压力边界，因为现实中就是大气压（你可能要考虑说我把入口放的有点深，要考虑静压头，很好那就按照你计算出的压力边界给就是了）。泵前你可能要考虑有滤网啥有压力降，也没关系，添加个阀模拟下合理的压降就可以了（合理的压降是多少？要看设计过程，比如管子长度的压降都可以考虑进去），泵后一般都要添加截止阀，再出口可能有流量控制器（考虑实际过程），然后就是你的高压储罐，给个压力边界（储罐压力多少看设计）。泵也很容易确定了。根据需要的流量及压升，很容易就估算出我们的曲线了。有位差的地方给个位差。洛里啰嗦说了这么多，就是让你考虑一点：一定要考虑实际工厂情况。

回答下你的问题：前辈说的要把精馏塔吃透就可以了，肯定是有道理的。比如塔顶一般要有分程的压力控制，有塔顶冷凝器，有塔顶冷凝罐，有回流泵，有流量控制，有冷凝罐的液位控制、有塔底的温度控制、有塔底再沸器的液位控制等等，一个简单的精馏塔确实包含了很多的部分，你完整滴搭建了一个精馏塔，很多设备，控制都可以掌握了。所以还是很有道理滴。

小弟是搞LNG和油田伴生气的，油田伴生气就是塔的问题，CY这个东西HYSYS里没有。LNG 就是冷箱这一块儿了。混合制冷剂的配比问题。四种还是五种混合制冷剂合理。他们怎么配。UA和对数温差，最小温差。怎么才合理（都说最小温差3左右，实际发现：对数温差增大，UA减少，压缩机功率减少，但是UA=K*A，K值差不多是变化不大的，（小弟理解啊，都是一样的东西，压力和组成变化不大的情况下，K值应该变化不大），这就有个问题了，A就变大了，一般能变大30%，左后，投资应该就大了），小弟上网发现几篇哈工大低温工程的论文，讲的LNG配比的问题，他们都用matlab编了个优化程序来选择高低压和混合制冷剂的组成，问题又来了，hysys是怎么和matlab的数据相连的，煞是费劲。望楼主发扬《PlantWideDynamicSimulation_Luyben》作者的精神，书中有一段话，很是感染人。