通用化工模拟软件在《化工传递过程原理》教学中的应用

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1、DAVIDSONSCHOOLOFCHEMICALENGINEERINGThankyouforyourinterestinmypublications!Thisarticlewasdownloadedfrommypersonalwebsiteandfornon-commercialpurposesonly.Ifyouhaveanyquestionand/orcomment,pleasecontactwithme.Dr.YangXiaoResearchAssociateDavidsonSchoolofChemicalEngineering,PurdueUniversit

2、yWestLafayette,IN47907-2100,U.S.AOffice:765-496-3787,Fax:765-494-0805E-mail:xiao63@purdue.edu,xiaohaiyi8080@gmail.comWebsite:www.xiaohaiyi8080.comWelcometoaccessmoreofmyresearchatwww.xiaohaiyi8080.com万方数据第26卷第10期2012年10月化工时刊ChemicalIndustryTimesV01．26，No．10Oct．10．2012doi：10．3969／j．issn．

3、1002—154X．2012．10．016通用化工模拟软件在《化工传递过程原理》教学中的应用肖国民李浩扬肖洋(东南大学化学化工学院，江苏南京211189)摘要本文从Fluent软件在动量传递，ExchangerDesignandRating软件在热量传递和AspenPlus软件在质量传递3个方面介绍了通用化工软件在《化工传递过程原理》教学中的应用，形象地揭示了化工过程传递现象的原理，以便研究生在学习《化工传递过程原理》课程中，深入理解化工传递过程基本原理。关键词化工模拟软件《化工传递过程原理》教学《化工传递过程原理》是一门涉及动量、热量和质量传递速率的化工专业研究生

4、主干课程，它旨在以各种化工单元操作为研究对象，以数学模型为研究手段，揭示化工过程传递现象的原理，培养具有较高科学研究能力和较强工程实践能力的高水平研究生。由于描述化工传递过程所使用的数学模型大多为复杂的代数方程和(或)偏微分方程，如描述流体流动的Navier—Stokes方程、描述平板壁面对流传热的边界层能量方程以及描述对流传质的溶质渗透模型，这些方程的解析解很难获得或者根本无法获得，只有通过数值计算的方法才能够得到方程的解，以使学生了解并掌握化工传递过程原理，这通常需要学生具备很强的数值分析和计算机编程能力，无疑增加了本课程学习的难度。通用化工模拟软件目前已广泛应

5、用于炼油、石油化工和其他传统化工领域的学术研究与工程实践，如石油常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃分离、乙烯、环氧乙烷、天然气、油气田分离以及合成氨等过程与装置，在精细化工、医药、农药、造纸和环保等行业也有一定的应用。利用Fluent软件模拟流化床反应器内部流体和催化剂之间的动量传递情况，可以优化流化床操作条件，达到减小催化剂磨损、延长催化剂使用寿命的目的；利用ExchangerDesignandRating软件准确计算各种换热器内部的各种传热情况，并对换热器的机械结构进行优化设计，可以大幅提高换热器设计的准确程度和工作效率利用，利用AspenPlus软件模拟规

6、整填料塔内部的传质情况，不但可以对现有精馏塔进行校核与优化，可以准确地设计大规模的精馏塔，省去小试、中试等步骤，实现一步到位的工业装置设计。本文的目的在于引导化工专业研究生通过掌握通用化工模拟软件的使用，辅助学习《化工传递过程原理》课程，深入理解化工传递过程基本原理。Ⅱ壁窒生塾迟垡壅的建童为了使研究生深人了解通用化工模拟软件在收稿日期：2012—09—17基金项目：东南大学研究生精品课程自助项目(YJSKC一10—24)。作者简介：肖国民(1967一)，男，博士，教授．主要从事化学工程与工艺的教学和研究。E—mail：xiaogm@SeU．edu．(3191—53—

7、万方数据2012．V01．26，No．10教改论坛《化工传递过程原理》教学中的应用，并能够在未来的科研和工作中熟练使用这些软件，研究生首先应该建立起如下化工模拟软件的知识体系。，1．1Fluent软件在动量传递中的应用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)是通过计算机进行数值模拟，分析流体流动现象的技术，在流体力学领域内，是独立于理论流体力学和实验流体力学之外的交叉的流体力学分支。根据流体力学知识，自然界所有的流动现象都可以用两个方程描述：连续性方程(质量守恒方程)和Navier—Stocks方程(动量守恒方程)．而除了极其