【摘要】：公用工程模塊負(fù)責(zé)為各個(gè)單元操作模塊提供能量,在過(guò)程模擬中是必不可少的公用模塊。水和水蒸氣作為常用的物質(zhì),采用國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97公式作為計(jì)算水和水蒸氣熱力學(xué)性質(zhì)的模型;天然氣、石油及煤作為復(fù)雜的體系,通過(guò)界面輸入熱值進(jìn)行處理;電則只需要輸入購(gòu)買價(jià)格,基本涵蓋了常用的公用工程類型。最后通過(guò)基于CAPE-OPEN標(biāo)準(zhǔn)接口和COM組件技術(shù)分別對(duì)界面和各個(gè)公用工程類型的計(jì)算模型進(jìn)行了封裝。通過(guò)機(jī)泵和加熱器兩個(gè)單元操作模塊公用分別調(diào)用工程類型為電和水進(jìn)行了測(cè)試,根據(jù)輸入條件可以準(zhǔn)確的計(jì)算出不同類型公用工程的耗用量及費(fèi)用,從而驗(yàn)證了模塊開(kāi)發(fā)的可靠性。
【圖文】：

要在相應(yīng)的單元操作模塊添加對(duì)應(yīng)的接口獲取公用工程對(duì)象(UO)和計(jì)算結(jié)果。最終通過(guò)模擬器(SimulatorExecutive)進(jìn)行交互。在過(guò)程模擬中，要計(jì)算相應(yīng)單元操作模塊實(shí)際的公用工程消耗及相應(yīng)費(fèi)用時(shí)，由公用工程對(duì)象管理(UOM)新建相應(yīng)的公用工程對(duì)象(UO)，并負(fù)責(zé)公用工程對(duì)象(UO)的管理，使單元操作模塊選擇對(duì)應(yīng)的公用工程管理對(duì)象(UOM)，把單元操作模塊計(jì)算后的熱負(fù)荷、進(jìn)出口溫度等相關(guān)參數(shù)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的公用工程對(duì)象(UO)，最終通過(guò)公用工程模塊中的模型計(jì)算出相應(yīng)單元操作模塊的實(shí)際公用工程消耗及相應(yīng)費(fèi)用等。其接口如圖1所示。Fig.1ProcessofInvokingUtilityUnitInterface.圖1公共工程模塊接口調(diào)用示意圖2.1公用工程對(duì)象管理(UOM)公用工程對(duì)象管理(UOM)主要通過(guò)接口IUtilitiesManager負(fù)責(zé)各個(gè)公用工程對(duì)象(UO)的新建、編輯和刪除等管理，并通過(guò)接口中的GetUtilityList()函數(shù)將公共工程對(duì)象列表傳輸?shù)絾卧僮髂K，單元操作模塊選擇合適的公用工程對(duì)象，最終由模擬器調(diào)用公用工程對(duì)象(UO)計(jì)算出對(duì)應(yīng)結(jié)果。2.2公用工程對(duì)象(UO)公用工程對(duì)象(UO)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算單元操作模塊實(shí)際公用工程耗用量及費(fèi)用的關(guān)鍵，通過(guò)接口IUtilitiesManager中的RequestCalcUtility()函數(shù)把單元操作模塊中選擇的公用工程對(duì)象(UO)名稱、進(jìn)出口溫度及熱負(fù)荷等輸入或計(jì)算的參數(shù)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的公用工程對(duì)象(UO)中。規(guī)定公用工程對(duì)象(UO)選擇的公用工程類型、計(jì)算方式和公用工程費(fèi)用等條件，計(jì)算出選擇的公用工程耗用量及費(fèi)用。

844計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)2017,34(11)3公用工程模型建立工業(yè)中用到最多的公共工程類型主要是冷卻水、水蒸氣和電三種類型，但是工業(yè)中還有其它類型，比如加熱爐用到的煤、天然氣或者石油等。所以在過(guò)程模擬中，為了使開(kāi)發(fā)的公用工程模塊能夠滿足更多的實(shí)際公共工程，開(kāi)發(fā)的公共工程類型主要包括：冷卻水、水蒸汽、電、石油、天然氣、煤等類型。石油、天然氣和煤作為復(fù)雜的體系，如果相應(yīng)的單元操作模塊選擇石油、天然氣和煤的一種類型，需要用戶輸入其單位熱值，根據(jù)熱值和購(gòu)買價(jià)格計(jì)算出相應(yīng)公用工程的耗用量及費(fèi)用，如果選擇電作為公用工程類型，則只需要輸入單位能量的購(gòu)買價(jià)格，進(jìn)行計(jì)算。冷卻水和水蒸氣作為最常用的工質(zhì)，下面將對(duì)其模型重點(diǎn)論述。冷卻水和水蒸氣作為常用的、重要的物質(zhì)，其相關(guān)的性質(zhì)可以通過(guò)熱力學(xué)方法進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，但是其計(jì)算的性質(zhì)與實(shí)際往往存在一定偏差。在1967年國(guó)際公式化委員會(huì)通過(guò)了IFC-67[6]公式用于計(jì)算任何應(yīng)用場(chǎng)所水和水蒸氣的熱力學(xué)性質(zhì)，但是經(jīng)過(guò)多年驗(yàn)證，其存在邊界不一致性、精度低及計(jì)算速度慢等問(wèn)題。1995年國(guó)際水和水蒸氣國(guó)際協(xié)會(huì)(IAPWS)提出了IAPWS-IF95[7]，但是其計(jì)算模型過(guò)于復(fù)雜，限制了其廣泛應(yīng)用。在1997年發(fā)布的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97公式[8-9]。2003年又相繼發(fā)布了IAPWS-IF97-S03[10]、IAPWS-IF97-S04[11]、IAPWS-IF97-S05[12]區(qū)域3的補(bǔ)充模型。無(wú)論在模型的復(fù)雜性、計(jì)算性質(zhì)的多樣性、計(jì)算速度及邊界一致性等都較之前計(jì)算水和水蒸氣的性質(zhì)要好，故采用IAPWS-IF97公式進(jìn)行相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算。IAPWS-IF97公式有效范圍為：273.15K≤T≤1073.15Kp≤100MPa1073.15K≤T≤2273.15Kp≤10MPaIAPWS-IF97公式將其有效范圍分為5個(gè)區(qū)域，如圖2所示

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