شبیه‌سازی و استخراج داده‌های ترمودینامیکی برای مخلوط LNG با Aspen Plus

شرح پروژه

1. هدف شبیه‌سازی رفتار گاز طبیعی مایع (LNG) سه‌جزئی (متان، اتان، و CO₂) و تحلیل رفتار ترمودینامیکی مخلوط و ارزیابی شرایط عملیاتی است. برای تحلیل رفتار مخلوط، نیاز به داده‌های دقیق از نرم‌افزار Aspen Plus وجود دارد.

۲. فرضیات و تنظیمات پایه برای شبیه‌سازی‌ها

برای اطمینان از سازگاری نتایج، لطفاً تمامی شبیه‌سازی‌ها بر اساس ماتریس پارامتریک و فرضیات زیر انجام شوند:

اجزای سیستم: متان (CH₄)، اتان (C₂H₆)، دی‌اکسید کربن (CO₂).
معادله حالت: از معادله Peng-Robinson (PR) برای تمام فازها (مایع، بخار، جامد) استفاده کنید. پارامترهای تعاملی باینری (BIPs) را از پایگاه داده Aspen یا مراجع معتبر (مانند NIST) استخراج کنید.
محدوده‌های عملیاتی:
غلظت CO₂ (کسر مولی): ۰.۵٪، ۱٪، ۳٪، و ۵٪.
فشار مطلق: ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰، ۳۵، و ۴۰ بار.
دمای کاری: ۹۰ تا ۱۹۰ کلوین، با گام دمایی ۵ K برای داده‌های کلی و گام ۱ K در بازه ±۲۰ K حول دمای انجماد پیش‌بینی‌شده CO₂ برای هر سناریو (ترکیب و فشار).
ترکیب پایه LNG: محاسبات را برای دو نسبت پایه متان به اتان (در بخش هیدروکربنی) انجام دهید:
۹۵٪ متان - ۵٪ اتان
۹۰٪ متان - ۱۰٪ اتان
فرضیات انجماد CO₂: از تعادل ترمودینامیکی جامد-مایع-بخار (VLSE) بدون سینتیک انجماد استفاده کنید. خواص فاز جامد CO₂ (چگالی ≈ ۱۵۶۰ kg/m³، گرمای نهان انجماد ≈ ۱۹۳ kJ/kg) را از NIST یا Aspen Properties استخراج کنید.
۳. خروجی‌های مورد درخواست (Deliverables)

خروجی‌ها در بخش‌های مجزا و به‌صورت ساختاریافته ارائه شوند.

بخش اول: جداول جامع خواص فیزیکی (Property Tables on a Dense Grid)

برای هر ترکیب اصلی (غلظت CO₂ و نسبت پایه LNG) در فشارهای مشخص‌شده، جدول کاملی در محدوده دمایی ۹۰ تا ۱۹۰ کلوین تولید کنید (گام ۵ K، و گام ۱ K در بازه ±۲۰ K حول دمای انجماد CO₂ برای هر سناریو). هر سطر شامل:

فشار (bar) و دما (K)
وضعیت فاز (مایع، بخار، دوفازی، سه‌فازی)
کسر مولی کل هر فاز (مایع، بخار، جامد)
ترکیب (کسر مولی) هر جزء در هر فاز
خواص هر فاز: چگالی (kg/m³)، ویسکوزیته (Pa·s)، ظرفیت گرمایی ویژه (J/kg·K)، رسانایی حرارتی (W/m·K)
آنتالپی کل مخلوط (J/kg)
بخش دوم: استخراج روابط همبستگی (Polynomial Fits)

برای پیاده‌سازی در مدل عددی، روابط چندجمله‌ای وابسته به دما و فشار برای خواص زیر (در فازهای مایع و بخار) استخراج کنید:

چگالی (ρ)، ویسکوزیته (μ)، ظرفیت گرمایی (Cp)، رسانایی حرارتی (k)
خروجی شامل ضرایب چندجمله‌ای، نمودارهای کیفیت برازش (Fit Quality)، و بازه دما و فشار معتبر برای هر رابطه (۹۰-۱۹۰ K و ۱۰-۴۰ بار) باشد. لطفاً خطای برازش (مثلاً (R^2) یا RMSE) را برای هر رابطه گزارش دهید.
بخش سوم: داده‌های مرجع تکمیلی

محاسبات نقطه حباب (Bubble Point): برای هر ترکیب و فشار، دمای اشباع و ترکیب فاز بخار متناظر را محاسبه کنید.
محاسبات نقطه شبنم (Dew Point): برای هر ترکیب و فشار، دمای اشباع و ترکیب فاز مایع متناظر را محاسبه کنید.
جدول و نمودار مرز انجماد CO₂: برای هر ترکیب (غلظت CO₂: ۰.۵٪، ۱٪، ۳٪، ۵٪ و نسبت‌های متان/اتان) و فشارهای ۱۰-۴۰ بار (گام ۵ بار)، جدول/نموداری ارائه دهید که دمای شروع انجماد CO₂ و کسر جرمی فاز جامد ((x_{CO2,s})) را نشان دهد. از معادله PR با فرض تعادل ترمودینامیکی VLSE و بدون سینتیک انجماد استفاده کنید. خواص فاز جامد CO₂ (چگالی ≈ ۱۵۶۰ kg/m³، گرمای نهان انجماد ≈ ۱۹۳ kJ/kg) را از NIST یا Aspen Properties استخراج کنید. در جدول Excel/CSV، ستون‌های فشار، ترکیب، دمای انجماد، کسر جرمی جامد، و توضیح مدل/داده‌های استفاده‌شده را ارائه دهید.
گزارش اعتبارسنجی اولیه: گزارشی کوتاه ارائه دهید که نتایج کلیدی مدل (مانند دمای انجماد CO₂ و خواص فازها) را با داده‌های NIST برای حداقل دو نقطه نمونه (مثل CO₂ خالص در ۱ و ۱۰ بار) مقایسه کند.
۴. فرمت و نحوه ارائه خروجی‌ها

داده‌های خام (بخش اول و سوم): در قالب فایل Excel یا CSV با ستون‌های واضح.
روابط همبستگی (بخش دوم): در فایل جداگانه شامل ضرایب، نمودارها، و بازه اعتبار.
گزارش نهایی: PDF با توضیح روش‌شناسی (مدل PR، تنظیمات VLSE، منابع داده)، نمودارهای کلیدی (مثل مرز انجماد)، نتایج اعتبارسنجی، و اسکرین‌شات‌های تنظیمات کلیدی در Aspen Plus (مانند بسته خواص، ماژول Flash، و تنظیمات Sensitivity Analysis).
فایل شبیه‌سازی: فایل نهایی شبیه‌سازی Aspen Plus (.bkp) را برای امکان بازبینی و اجرای مجدد ارائه دهید.
۵. مدیریت پروژه و نکات تکمیلی

تست اولیه: پیش از محاسبات کامل، نمونه کوچکی (مثل جدول خواص و انجماد برای یک ترکیب و فشار) برای بررسی فرمت ارسال شود.
زمان‌بندی و تحویل: خروجی اولیه تا ۱ آبان ۱۴۰۴، گزارش کامل و فایل .bkp تا ۱۵ آبان ۱۴۰۴.

مهارت ها و تخصص های مورد نیاز

درباره کارفرما

کاربر720443

عضویت پنج روز پیش

1 پروژه ثبت شده ،

0 پروژه در حال انجام ،

1 پروژه آماده دریافت پیشنهاد ،

نرخ پذیرش پیشنهاد 0%