TS. Nguyễn Văn Phúc
COCO là phần mềm mô phỏng biểu đồ trạng thái ổn định dựa trên nền tảng CAPE-OPEN. COCO bao gồm 4 thành phần phần mềm dựa trên CAPE-OPEN: môi trường dòng chảy (COFE), hệ thống nhiệt động lực học (TEA), bộ thiết bị đơn vị (COUSCOUS) và hệ thống phản ứng (CORN) (Hình 1).
Hình 1: Sơ đồ biểu diễn môi trường mô phỏng với các mô hình nhiệt động lực học và mô hình vận hành thiết bị. Tất cả các thành phần của COCO có thể trao đổi được. Hỗ trợ các mô hình bên ngoài của bên thứ ba từ sản phẩm này sang sản phẩm khác.
COCO có thể được tải xuống miễn phí tại http://www.cocosimulator.org/. Trong cộng đồng CAPE-OPEN, COCO được sử dụng rộng rãi để thử nghiệm khả năng tương tác mô phỏng. Do tính khả dụng miễn phí và khả năng sử dụng rộng rãi, phần mềm COCO phù hợp cho việc sử dụng trong học tập về các khóa học giảng dạy về nhiệt động lực học, phản ứng, phân tách, thiết kế và tổng hợp quy trình.
Ngoài ra, nền tảng CAPE-OPEN của phần mềm COCO cho phép xây dựng cầu nối trong giới học thuật nhằm phát triển phần mềm tính toán quy trình chuyên dụng trong kỹ thuật lò phản ứng và quá trình phân tách công nghệ. COCO mang tính đóng góp cộng đồng vì nền tảng sẵn có của phần mềm và mở cửa cho đóng góp của bên thứ ba để tham gia xây dựng, hoàn thiện phần mềm.
Cụ thể hơn, COCO là một phần mềm mô phỏng trạng thái ổn định với nền tảng CAPE-OPEN miễn phí bao gồm các thành phần sau:
a) COFE - Môi trường Flowsheet của CAPE-OPEN là một giao diện để người dùng đồ họa trực quan cho các luồng chất. COFE có thuật toán giải pháp tuần tự bằng cách sử dụng các dòng tự động. COFE hiển thị các thuộc tính của luồng, chuyển đổi đơn vị và cung cấp các phương tiện tính toán (Hình 2).
Hình 2. COFE là một môi trường lưu đồ đồ họa. Tất cả các thành phần (vận hành đơn vị, nhiệt động lực học và phản ứng) đều được nhập từ mô hình CAPE-OPEN
Các luồng COFE có thể được sử dụng như các hoạt động của đơn vị CAPE-OPEN; vì vậy có thể sử dụng COFE Flowsheets làm đơn vị hoạt động bên trong COFE (Flowheets trong Flowheets) hoặc bên trong các trình giả lập khác.
b) TEA - Nhiệt động học cho các ứng dụng kỹ thuật của COCO, dựa trên nguồn của thư viện nhiệt động học của ChemSep và một ngân hàng dữ liệu gồm hơn 430 hóa chất thường được sử dụng, trong đó, hơn 100 phương pháp tính toán với các dẫn xuất phân tích.
c) COUSCOUS - Đơn vị vận hành của CAPE-OPEN: chứa bộ chia, bộ trộn, bộ trao đổi nhiệt, máy bơm và lò phản ứng trong số các hoạt động của đơn vị khác... ChemSep-LITE, một phiên bản giới hạn của ChemSep với tối đa 40 hợp chất và 300 giai đoạn, có thể đóng vai trò là một hoạt động của đơn vị chưng cất cân bằng trong COCO (http://www.chemsep.com/) (Hình 3).
Hình 3. COUSCOUS là tập hợp các thiết bị đơn vị trong mô phỏng để thiết lập sơ đồ
d) CORN - gói phản ứng có thể chỉ định hoặc tự mô phỏng bất kỳ loại phản ứng động học hoặc cân bằng nào. Các đơn vị phản ứng đơn giản, như lò phản ứng chuyển đổi, CSTR và lò phản ứng dòng chảy có thể sử dụng trong phần mềm (Hình 4).
Hình 4. CORN là gói phản ứng, cho phép xác định một tập hợp các phản ứng tùy ý và nhập các biểu thức về tốc độ phản ứng, hằng số cân bằng và nhiệt độ phản ứng.
Một số hình ảnh tính toán mô phỏng của phần mềm Coco được đưa ra trong các hình 5, 6 sau đây.
Hình 5: Minh họa tính toán nhiệt động lực học trên phần mềm COCO
Hình 6: Kết quả tính toán lưu đồ COFE của phần mềm được xuất ra trong Microsoft Excel. A) Tài liệu bảng tính trong Excel. B) Tính toán nhiệt động lực học sử dụng thiết lập nhiệt động lực học của biểu đồ C) truy cập dữ liệu vận hành thiết bị từ bảng quy trình
Tài liệu tham khảo
1. Phần mềm Coco simulation, http://www.cocosimulator.org/
2. Dr. Jasper van Baten, An introduction to Coco, AmsterCHEM, 2007, https://www.researchgate.net/publication/286521425_An_introduction_to_COCO
Xem thêm :