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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » Aspen & PROII » aspen能否解决静态非平衡关系的热力学和PVT关系
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angelooo

银虫 (初入文坛)

[求助] aspen能否解决静态非平衡关系的热力学和PVT关系

今天在热力学书上看到一个很简单的例子，将100L氮气从T1、P1压缩成10L，温度为T2，求P2，没有相变。这是手算都能解决的题目，但我想通过aspen实现，结果却没有找到合适的方法，原因有两点：
1、aspen plus中，我目前所接触到的模块，都是存在流动的，即有流速，而这道题目是封闭系统，所以没有合适模块。
2、Aspen的PVT关系好像都是基于平衡态的，比如对于纯组分的组分分析，PT图线上的点，都是其饱和蒸汽压的PT关系，即是处于热力学稳定状态。而这道题很明显PT不存在以上对应关系，即P -T关系所对应的点不在饱和蒸汽压曲线上，否则可直接根据T2查图得到P2；该系统自由度为2，P、T可以独立变化，这类问题应该在aspen上如何解决
这是一个小问题，但由于是涉及基础数据，因此牵涉会很广泛，解决这个问题，那么封闭系统的非平衡体系pvt关系以及其热力学性质都能通过aspen得到解决。
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aspen..mydestiny
1楼 2012-05-23 10:33:31
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angelooo

银虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by gyctju at 2012-05-23 15:31:58:
1. p v t之间存在关系，v已知，所以自由度为1
2. 压缩机模块就应该可以解决这个问题

恩，谢谢回复，这道题，书上的目的是要学生掌握数值积分的用法，不然已知T2V2，T1P1V1，直接用适合T1P1V1的状态方程就解出来了。我有一定程度上的误解，但这个误解对这个讨论没实质上的影响，因为问题依然存在。这样吧，来求解从T1P1到T2P2的焓变。压缩机模块我用过，但这里存在一个最根本的问题就是，所有这类模块涉及到V的都是和时间有关的流率，也就是说，设置V为100L/HR和100L/MIN都可以，但最终结果肯定是不同的。这个问题本身系统是一个封闭系统，100L的物质只是通过压力和温度变化达到另一个热力学状态，不存在流率这个说法，焓变是一个固定值。aspen应该如何解决
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aspen..mydestiny
5楼2012-05-24 10:36:48
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gyctju

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
xiegangmai: 金币+2, 谢谢参与！ 2012-05-23 22:41:46
1. p v t之间存在关系，v已知，所以自由度为1
2. 压缩机模块就应该可以解决这个问题
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2楼2012-05-23 15:31:58
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gyctju

金虫 (正式写手)
我说错了，能求解，自由度为0
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3楼2012-05-23 17:20:54
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臭水沟

荣誉版主 (知名作家)

化工小生

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
angelooo: 金币+3, ★★★很有帮助, 首先感谢这么支持，我看了后再给回复，谢谢 2012-05-24 10:29:48
关于PVT热力学及自由度，本人作如下分析：
1.不是ASPEN plus的PVT关系基于平衡态，而且是热力学就是基于平衡态进行研究的，传热学是研究非平衡态的！
2.自由度：
从数学模型来讲，系统总变量：
初始状态：T1,P1,V1              3个
终了状态：T2,P2,V2              3个
外界对封闭系统做功：W功    1个
封闭系统向外界放热：Q外    1个
总变量数＝3+3+1+1＝8

独立方程：
初始状态：P1V1T1热力学状态方程  1个
终了状态：P2V2T2热力学状态方程  1个
焓平衡方程：W功＝Q外+（H2-H1） 1个
独立方程数＝1+1+1＝3

则自由度＝8-3＝5，即决策变量有5个
那么可以规定P1,V1,T1,V2,T2这个5参数即可求得P2，则正好符合题目给定的要求

3.还有提醒一下楼主，再好好思考一下这个问题——“是不是所有平衡的状态都在饱和蒸汽压曲线上？”

可能分析有错，欢迎交流~~

[ Last edited by 臭水沟 on 2012-5-24 at 00:22 ]
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好好生活，勤奋科研！
4楼2012-05-24 00:12:17
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