02_化工物性数据库.ppt

化工计算机辅助设计化工计算机辅助设计第三讲第三讲 物性数据库物性数据库n化工物性数据简介化工物性数据简介n化工物性数据库简介化工物性数据库简介n化工物性数据计算简介化工物性数据计算简介n化工物性数据库查询系统设计化工物性数据库查询系统设计物性数据简介物性数据简介数据型数据数据型数据:状态（温度或压力）无关状态（温度或压力）无关数值型数据数值型数据: 状态（温度或压力）有关状态（温度或压力）有关实验数据：实验测定值，表征特定物性实验数据：实验测定值，表征特定物性模型参数：按模型从实验数据回归的方程参数模型参数：按模型从实验数据回归的方程参数热力学性质热力学性质:导热系数、粘度、扩散系数导热系数、粘度、扩散系数 传递性质传递性质:密度或比容、压缩因子、比热容、焓、熵、密度或比容、压缩因子、比热容、焓、熵、 自由能、生成热、反应热、以及进行汽液自由能、生成热、反应热、以及进行汽液 平衡常数计算所需的逸废系数、活度系数等等平衡常数计算所需的逸废系数、活度系数等等 物性估算法简介物性估算法简介 利利用用热热力力学学、、统统计计力力学学、、分分子子结结构构和和分分子子物物理理性性质质的的理理论论知知识识进进行行关关联联，，以以便便在在一一定定的的范范围围内内、、在在少少量量可可靠靠的的实实验验数数据据的的基基础础上上推推算算出出具具有有一一定定精精度度（（工工程程上上允允许许的的误误差差范范围围））的的各各种种物物质质的的物物性数据。

性数据 物性估算法的意义物性估算法的意义 1)减少（免）繁重的实验工作量；减少（免）繁重的实验工作量； 2)扩大实验结果的应用范围和使用价值扩大实验结果的应用范围和使用价值 3)为选择新材料提供依据为选择新材料提供依据 4)流流程程模模拟拟软软件件已已经经广广泛泛地地应应用用在在化化工工系系统统，，在在整整个个模模拟拟计计算算中中，，物物性性数数据据的的计计算算占占举举足足轻轻重重的的地地位 半经验半理论法半经验半理论法1）对理想体系加以校正；）对理想体系加以校正；2）对比状态原理相关，）对比状态原理相关，其原理是：对于均相纯物质，其原理是：对于均相纯物质，尽管物质所在的温度、压力可以不同，但只要它们处于相尽管物质所在的温度、压力可以不同，但只要它们处于相同的对比状态，则所有物质都表现出相同的对比性质同的对比状态，则所有物质都表现出相同的对比性质；； 临界状态临界状态 其他状态其他状态3）基团贡献法，）基团贡献法，也即所有的结构单元加和法，其根据也即所有的结构单元加和法，其根据的来源是：物质的某一性质是组成该物质分子的基团性质的来源是：物质的某一性质是组成该物质分子的基团性质之和。

之和 基团结构（分子结构）基团结构（分子结构） 物性参数物性参数物性数据估算法物性数据估算法 不不论论哪哪一一种种估估算算法法，，通通常常都都要要求求其其至至少少能能在在一一定定范范围围内内同同时时适适用用于于多多种种物物质质，，即即要要求求有有一一定定的的通通用用性性，，将将这这种种方方法法用用于于某某一一待待估估物物性性时时，，只只要要按按要要求求输输入入体体现现该该物物质质特特性性的的参参数数，，便便能能计计算算出出物物性性值值作作为为物物质质的的特特性性参参数数，，通通常常有有两两种种：：一一是是以以分分子子结结构构为为基基础础的的基基团团结结构构参参数数；；另另一一种种是是其其值值普普遍遍易易得得的的某某种种特特定定状状态态下下的的性性质质，，如如临临界界参参数数、、临临界界压缩因子、偏心因子、正常沸点、势能参数等压缩因子、偏心因子、正常沸点、势能参数等 作为物性估算的输入参数，其值最好是由实验得到，当没有现成的作为物性估算的输入参数，其值最好是由实验得到，当没有现成的数据时，可以用估算法计算事实上由于每种物质的各种物理性质之数据时，可以用估算法计算。

事实上由于每种物质的各种物理性质之间存在着内在的联系，它们之间可以互相推算，用于推算的输入参数间存在着内在的联系，它们之间可以互相推算，用于推算的输入参数和被推算的参数本质上并非固定不变的，例如偏心因子可以由饱和蒸和被推算的参数本质上并非固定不变的，例如偏心因子可以由饱和蒸气压数据求得，但它也可以用来求算饱和蒸气压通常都是由易得的气压数据求得，但它也可以用来求算饱和蒸气压通常都是由易得的去求难得的去求难得的 物性数据模块物性数据模块n核心内容：物性关联式及物性模型基础核心内容：物性关联式及物性模型基础 化工流程模拟系统中的物性数据库化工流程模拟系统中的物性数据库n专用化工流程模拟系统专用化工流程模拟系统 n通用化工流程模拟系统通用化工流程模拟系统 物性数据库应具有如下特点物性数据库应具有如下特点 n1、要储有相当数量、要储有相当数量 纯组分物料的物性数据，纯组分物料的物性数据，供用户按需选用；供用户按需选用；¨ 所存储的具体内容，其核心部分，通常是每种所存储的具体内容，其核心部分，通常是每种物料一系列选定的特性参数物料一系列选定的特性参数 (如分子量、临界如分子量、临界参数、偏心因子等参数、偏心因子等)的数据，根据这种特性参数，的数据，根据这种特性参数，就可对各项物性数据进行推算。

因此，只要再就可对各项物性数据进行推算因此，只要再配合以用来进行这样的物性推算的各种物性关配合以用来进行这样的物性推算的各种物性关联式，就可提供出每种物料的各项物性数据来联式，就可提供出每种物料的各项物性数据来n2、最好能同时备有建立在不同物性模型基础、最好能同时备有建立在不同物性模型基础之上的多种类型的物性关联式，来进行有关之上的多种类型的物性关联式，来进行有关的物性推算的物性推算n3、须备有混合物的物性数据推算的关联式、须备有混合物的物性数据推算的关联式¨虽然为用户提供了纯组分物料的物性数据，但虽然为用户提供了纯组分物料的物性数据，但实际化工系统中通常出现的物料，则大潮分是实际化工系统中通常出现的物料，则大潮分是名种多组分混合物由哪怕为数不多的纯组分名种多组分混合物由哪怕为数不多的纯组分物料，也可搭配出数目相当惊人的不同混合物物料，也可搭配出数目相当惊人的不同混合物来因此一般说来，直接存储和提供混合物的来因此一般说来，直接存储和提供混合物的物性数据，是不现实的解决混合物的物性数物性数据，是不现实的解决混合物的物性数据问题的主要途径，是根据组成混合物的各个据问题的主要途径，是根据组成混合物的各个纯组分物料的物性数据，来进行推算。

纯组分物料的物性数据，来进行推算n4、允许用户补充自己所需其他物料的物性、允许用户补充自己所需其他物料的物性数据¨在存储纯组分物料物性数据的部分中，无论这在存储纯组分物料物性数据的部分中，无论这些物料的数目有多少，也无法保证能满足各种些物料的数目有多少，也无法保证能满足各种用户在各种情况下的需要总有用户要用到这用户在各种情况下的需要总有用户要用到这些物料以外的其他物料因此，允许用户补充些物料以外的其他物料因此，允许用户补充自己所需其他物料的物性数据，很有必要，而自己所需其他物料的物性数据，很有必要，而且要使用户能以最简便的方式，作到进一点且要使用户能以最简便的方式，作到进一点n5、除上述几项基本要求以外，还可提供其、除上述几项基本要求以外，还可提供其他一些要求他一些要求¨例如在物性数据采取什么单位制的问题上，目例如在物性数据采取什么单位制的问题上，目前国外一些常用的化工流程模拟系统，仍较多前国外一些常用的化工流程模拟系统，仍较多地采用了英制单位这与推行国际单位制地采用了英制单位这与推行国际单位制 (SI制制)的趋势不相符合为了适应这一趋势和搞好单的趋势不相符合为了适应这一趋势和搞好单位制的过渡，已经有一些化工流程模拟系统位制的过渡，已经有一些化工流程模拟系统 (如如ASPEN)，允许用户在使用该系统时，任意，允许用户在使用该系统时，任意选用包括选用包括SI制在内的几种单位制中的任何一种。

制在内的几种单位制中的任何一种这就显然将给用户带来很大方便这就显然将给用户带来很大方便 典型示例说明典型示例说明nCHESSnFLOWTRANnASPEN PLUSCHESS中提供的物性数据中提供的物性数据n单相单相 (汽相或液相汽相或液相)物料的压缩因子；物料的压缩因子；n具有给定压力和温度的物流的焓具有给定压力和温度的物流的焓;n具有给定压力和焓的物流的温度；具有给定压力和焓的物流的温度；n泡点温度；泡点温度；n露点温度；露点温度；n单相物流的熵单相物流的熵;n气液平衡常数气液平衡常数CHESSnCHESS中储存了中储存了98种最常用的无机和有机种最常用的无机和有机化合物的有关数据化合物的有关数据 n这这98基本物料被一一给予了固定的编号，基本物料被一一给予了固定的编号，例如，氢、甲烷、乙烷、丙烷、氮、氧、例如，氢、甲烷、乙烷、丙烷、氮、氧、氨等，编号依次为氨等，编号依次为1、、2、、3、、4、、46、、47、、63等 n用户的问题中涉及的物料如果在这用户的问题中涉及的物料如果在这98种基种基本物料的范围内，则只须将它们的编号按本物料的范围内，则只须将它们的编号按照规定格式写到输入数据中即可照规定格式写到输入数据中即可 。

化工物性数据计算简介化工物性数据计算简介n（（2）反应焓变）反应焓变（（1））van der Waals方程方程化工物性数据库查询系统设计化工物性数据库查询系统设计n名称名称 分子式分子式 、分子量、沸点、溶点、分子量、沸点、溶点n数据型直接给出数据型直接给出n数值型数值型 关联式、参数及说明关联式、参数及说明 状态（温度、压力）状态（温度、压力）作业作业nACCESS或或EXCEL:¨完成一可实现查询、计算某一状态下物质完成一可实现查询、计算某一状态下物质性质的数据库；性质的数据库；nVB:¨选择或输入物质，查询选择或输入物质，查询ACESS中的物性；中的物性；¨常用数据型物性出现；常用数据型物性出现；¨其它物性可选择，同时选择一个或多个；其它物性可选择，同时选择一个或多个；¨可以选用关联式（应有关联式及提示），输入环可以选用关联式（应有关联式及提示），输入环境参数；境参数；¨出现结果（最好能包括模型参数）；出现结果（最好能包括模型参数）；¨采用主程序采用主程序-子程序结构，由主程序调用这些子程子程序结构，由主程序调用这些子程序序 (主程序调用单元模块）主程序调用单元模块）n程序有注释行对程序进行说明；程序有注释行对程序进行说明；n所需数据的输入，结果的输出，都应力求所需数据的输入，结果的输出，都应力求采取让用户容易掌握和使用采取让用户容易掌握和使用,以及清晰易懂、以及清晰易懂、整齐美观的方式与格式。

整齐美观的方式与格式在在ACESS中中建立包含物性建立包含物性的数据库；的数据库；n新建空数据库新建空数据库n命名数据库命名数据库n使用设计器创建表使用设计器创建表1n字段名称字段名称 类型类型 说明说明n分子式分子式 文本文本n分子量分子量 数字数字n数据数据1 数字数字n数据数据2 数字数字n数据数据3 数字数字n点击设计创建表点击设计创建表2 定压比热容定压比热容n点击设计创建表点击设计创建表3 黏度黏度主程序主程序-子程序结构子程序结构n每个单元模型，连同它的解算方法，被编每个单元模型，连同它的解算方法，被编成一段子程序，有关物性数据的估算方法，成一段子程序，有关物性数据的估算方法，也都被编成一些子程序子程序又常被称也都被编成一些子程序子程序又常被称为模块，上述这些子程序也相应地常被称为模块，上述这些子程序也相应地常被称为化工单元操作模块为化工单元操作模块 (简称简称“单元操作模块单元操作模块”或或“单元模块单元模块”)和物性模块和物性模块n采取由主程序调用这些子程序采取由主程序调用这些子程序 (主程序调用主程序调用单元操作模块，单元操作模块调用物性模单元操作模块，单元操作模块调用物性模块块)的方式，实现运算。