聞網訊（通訊員 郭浩宇李亨）8月16至22日，第十六屆全國大學生化工設計競賽全國總決賽在線上舉行。經過激烈角逐，化學與化工學院鄔勇奇副教授指導的參賽團隊斬獲多項榮譽。其中，由李芬、郭皓宇、蔡文龍、趙英杰、付玉喜5名同學組成的“Sterne5”團隊榮獲全國一等獎；由史一樂、熊義豪、李會、郭振鵬、顧寶麒5名同學組成的“化成天下”團隊榮獲全國二等獎。
全國大學生化工設計競賽由中國化工學會、中國化工教育協會主辦，是國內化工類級別最高、參賽隊伍最多、影響最大的全國性競賽，成為高校培養學生綜合素質、創新思維和工程能力的重要推力和第二課堂，競賽已納入教育部學科競賽排名榜。該競賽每年吸引包括“985”、“211”、“雙一流”在內的近400所高校、數千支隊伍及上萬名的大學生參賽，分華東、華南、西北、華北、華中、東北、西南共七個賽區進行，競爭十分激烈。
圖為“Sterne5”團隊全國總決賽線上答辯合照
圖為“Sterne5”團隊作品海報
受疫情影響，第十六屆全國大學生化工設計競賽全程通過線上進行。我校化學與化工學院自2021年開始，就已經著手對十六屆化工設計大賽進行動員與準備工作。經過動員，來自化學拔尖班、應用化學和化學專業的10名同學組建了兩支參賽隊伍。隊伍組建完畢后，指導老師鄔勇奇便與參賽同學們建立競賽微信群，開始了競賽相關的準備工作，如相關知識的補充與強化、軟件的學習與運用、制定詳細的競賽工作計劃等。
3月初，在全國競賽網站下達任務后，隊員們就開始了長達半年艱苦的設計工作。在鄔勇奇副教授的指導下，隊員們綜合運用所學的化工原理、化學反應工程、化工儀表及自動化、化工設計等知識，利用Aspenplus、CAD、CUP-TOWER、PDMax、SketchUp等專業設計軟件，完成了各工段工藝流程、全流程的模擬及主要設備的選型和校核；提交了設計可行性報告、初步設計說明書、典型設備設計說明書、經濟分析、物料分析、能量平衡計算、物料平衡計算、換熱網絡計算，以及包括PFD、PID、設備結構圖、平面布置圖、立面布置圖以及車間與廠區三維圖等在內的大量設計文檔和設計圖紙。經過網絡初評，我校兩支參賽隊伍在華中賽區300余支參賽隊伍中脫穎而出，獲得賽區第23名與第44名的優異成績。其中，李芬團隊順利晉級華中賽區決賽，在經過作品修改與兩輪答辯后，團隊成績更進一步，最終以華中賽區第10名成績晉級全國總決賽，并在全國總決賽中獲得第45名的優異成績，榮獲全國一等獎。
來源： 華中科技大學新聞網
前面幾個章節主要介紹了Aspen Plus的工作界面以及物性方法等內容，這是決定流程模擬過程是否正確的關鍵步驟，沒有這些也就意味著你做的模擬失去了意義，毫無正確性可言，所以物性方法我在這里還要強調其重要性。而后面的內容將主要介紹各個操作單元的內容，幫助大家盡快了解流程模擬和熟悉Aspen Plus的模塊界面。
這一篇介紹的是簡單單元模擬，主要針對于簡單的混合分離過程。Aspen Plus 軟件提供了混合器、分流器和簡單分離器等模塊，同時針對于不同的模擬過程還提供了兩個通用模塊，即物流倍增器和物流復制器。由于本篇篇幅過長，所以這里分成兩篇來寫：上篇主要介紹混合器（Mixer）、分流器（FSplit）和兩個通用模塊的內容，下篇主要介紹簡單分離器（SEP）。各個模塊均配有具體實例，方便大家學習和掌握。
現在開始上篇內容介紹。
一. 混合器/分流器
| 模塊 | 說明 | 功能 | 適用對象 |
| Mixer | 混合器 | 把多股物流混合成一股物流 | 混合三通型、物流混合操作、增加物流或增加功流的操作、分流器、排氣閥 |
| FSplit | 分流器 | 把一股或多股物流混合后分成多股物流 |
1.混合器（Mixer）
混合器Mixer的輸入物流可以為任意數量，通過一次簡單的物料平衡混合為一股物流。混合器Mixer的輸入流股也可以是熱流和功流，但是要注意的是單一的混合器Mixer不能同時混合物流、熱流和功流。
采用混合器Mixer計算時，需要指定出口物流的壓力或者該模塊的壓降，如果不指定壓力或壓降，模塊將自動默認進料的最低壓力為出口物料的壓力。另外，還需要確定出口物料的有效相態。
下面以一個實例來進行具體講解：
例1. 將下表中的三股物流混合，求混合后的產品溫度、壓力及各組分流率，物性方法選用CHAO-SEA。
打開Simulation界面，模塊選擇Mixers/Splitters/Mixer/TRIANGLE
選中之后，點擊模塊放入空白流程圖（MainFlowsheet）中，系統自動命名為B1（也可以右鍵修改模塊名稱），并添加物流線
接下來進入Properties界面，輸入組分，并選擇物性方法
輸入進口物料的情況，如下
然后在模塊參數里輸入設定的參數（此時是系統默認的）
接下來運行這個程序，并查看結果。
從Streams界面進行查看，可以查看各個輸入流股的數據以及輸出流股的數據
2. 分流器（FSplit）
分流器FSplit可以將已知狀態（如溫度、壓力、流率、組成等）的一股或幾股物流混合后分割成相同狀態的任意股出口物流。所有出口物流具有與混合后的入口物流相同的組成和條件。分流器FSplit不能把一個流股分成不同類型的流股，例如分流器FSplit不能把一股物流分成一股物流和一股功流。
可以通過指定產品流率（Split Fraction，產品流率與進料總流率的比值）、質量流率、摩爾流率、體積流率或組分流率（需要指定關鍵組分Key components）來確定出口產品的參數。
分流器FSplit需要指定出口物流的壓力或模塊的壓降，如果不指定壓力或壓降，模塊將自動默認進料的最低壓力為出口物料的壓力。另外，還需要確定出口物料的有效相態。
例2. 將三股進料物流通過分流器分成三股產品PRODUCT1、PRODUCT2和PRODUCT3，物性方法選擇CHAO-SEA。
要求：
a)物流PRODUCT1的摩爾流率為進料的50%
b)物流PRODUCT2中含有10kmol/h的正丁烷
輸入組分，并選擇物性方法，然后輸入各股物流的進料條件。（這里與例一相同，這里不多加贅述）
做好簡單的流程模擬圖，如下
確定模塊參數（這里默認壓降為0，即默認出口物流的壓力為進料物流中最低的物流的壓力，有效相態默認為Vapor-Liquid）
最后需要做的是指定產品流率（物流PRODUCT1的Split fraction值為0.5；物流PRODUCT2的Specification選擇Flow，Basis選擇Mole，值為10，Key Comp No為1，再在Key Components界面Substream選擇MIXED，并將NC4選中）
運行，并查看結果
二.兩種調節器
物流倍增器（Mult）與物流復制器（Dupl）在模塊庫Manipulator菜單下，主要在流程圖中承擔輔助的功能，不影響原有的模塊和物流，其簡單介紹如下表：
| 模塊 | 說明 | 功能 |
| Mult | 物流倍增器 | 將物流比例放大或縮小 |
| Dupl | 物流復制器 | 將物流復制成任意數量的出口物流 |
1.物流倍增器（Mult）
物流倍增器（Mult）通過指定縮放因子將一進口物流所有與流率相關的參數按照一定比例縮放而不改變其狀態參數，主要模塊參數為縮放因子（Multiplication factor）。
例3.將例1中混合的產品物流流率增加到原來的三倍。
首先畫好流程圖，添加上物流倍增器
接下來是設定縮放因子（Multiplicationfactor）為3
運行程序，比較PRODUCT和PRODUCT0可知：與流率無關的數據不改變結果，比如溫度、壓力和氣相分率不變，而總流率和各組分流率分別是原來的三倍。
2.物流復制器（Dupl）
物流復制器（Dupl）用于將一股輸入物流復制成多股相同的輸出物流。在同一股進料下，物流復制器（Dupl）可以復制物流和能流，不遵循物料和能量衡算。大多數情況下用于不同工藝路線的比較，方便消除瓶頸，尋求最佳路線。
例4.將例1中混合的產品物流復制成相同的三股物流。
首先匯出如下流程圖：
運行程序，得出如下結果，由下圖可知三股被復制的物流與元物流的性質、參數等完全相同。
以上就是上篇的所有內容，大家千萬別覺得這些簡單的模塊不重要，只有做好了簡單的，才能更好地學習以后的模塊和設計更復雜的內容，希望大家能好好學習，敬請期待下一篇哦！
下篇預告：Aspen進階篇2—簡單單元模擬（下）
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精彩回顧
Aspen入門篇4—物性方法選擇及物性估算（下）
Aspen入門篇3—物性方法選擇及物性估算（上）
Aspen入門篇2—Aspen Plus 使用介紹
Aspen入門篇1—化工流程模擬與AspenPlus
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