Библиотека СТАРС
Данная библиотека предназначена для расчетов свойств и фазовых равновесий различных чистых веществ и сред и их смесей друг с другом. В отличии от других встроенных в Гидросистему библиотек в "СТАРС" наиболее обширная база данных веществ (включающая свыше 1600 компонентов), кроме того в ней есть гибкие инструменты моделирования нефтей (разгонкой по истинным или средним температурам кипения и "по Энглеру"). Также важно то, что библиотека "СТАРС" позволяет не только определять свойства веществ и смесей, но и выполнять расчеты фазового равновесия. Таким образом, при расчете по данной библиотеке можно выполнять проверку агрегатного состояния продукта, прогнозировать фазовые переходы по ходу течения, а также "СТАРС" можно применять для расчетов течений с фазовыми переходами и парожидкостных продуктов (с "Неопределенным" агрегатным состоянием). Поэтому разработчики Гидросистемы рекомендуют использовать библиотеку "СТАРС" в качестве основного инструмента для моделирования перекачиваемого продукта в трубопроводах.
Проверка агрегатного состояния при расчете по библиотеке "СТАРС" опциональна; включить/отключить ее можно, перейдя на вкладку "СТАРС" Окна параметров объекта для продукта:
Там же выбирается метод расчета парожидкостного равновесия для смесей; при расчете чистых веществ метод расчета фазового равновесия не задается, так как для чистых веществ агрегатное состояние однозначно определяется параметрами линии насыщения данного вещества. Описание методов расчета фазовых равновесий и свойств веществ и их смесей по библиотеке "СТАРС" можно посмотреть здесь.
При моделировании продукта по библиотеке "СТАРС" необходимо ввести его мольный или массовый (о чем делается указание с помощью соответствующего переключателя в Окне параметров объекта) покомпонентный состав.
Чтобы добавить компонент продукта, выделите в дереве проекта продукт (или какой-то другой уже заданный компонент) и нажмите кнопку 
Панели элементов (или используйте соответствующий пункт меню Вставка). Далее в Окне параметров объекта для добавленного компонента нужно будет выбрать вещество или среду и задать его процентное содержание.
В библиотеке "СТАРС" все вещества и среды сгруппированы в три категории:
индивидуальные вещества - "обычные" химические вещества и соединения;
нефтяные фракции - компоненты данного типа используются при задании фракционного состава нефти;
мазуты
Моделирование чистых веществ и их смесей
При выборе "индивидуальных веществ" необходимо нажать кнопку "Выбрать" для поиска и выбора компонента из базы данных библиотеки "СТАРС":
Компонент можно найти:
по коду вещества - данный вариант поиска удобен в тех случаях, когда вам нужно найти какое-то вещество, встречающееся в ваших расчетах настолько часто, что вы уже успели запомнить его код (коды всех веществ в библиотеке "СТАРС" можно посмотреть тут). В этом случае просто введите в строку поиска код компонента и нажмите кнопку "Найти" - программа найдет вещество с данным кодом;
по точному названию - данный вариант удобен для поиска веществ с относительно простыми наименованиями (используемые в библиотеке "СТАРС" названия всех веществ можно посмотреть тут). Просто введите точное наименование вещества в строку поиска, выберите поиск по точному названию и нажмите кнопку "Найти" - программа найдет вещество с данным наименованием;
по подстроке (или фрагменту наименования) - данный вариант удобен при поиске веществ со сложными наименованиями или если вы точно не помните полное наименование вещества. В этом случае выберите поиск по подстроке, введите фрагмент названия вещества и нажмите кнопку "Найти" - программа найдет все вещества, в названии которых встречается введенное буквосочетание;
по классу - данный вариант удобен для поиска органических соединений, если нужно найти вещество/вещества определенного химического семейства. Для этого выберите поиск по классу, в выпадающем списке ниже укажите класс соединения, которое нужно найти, плюс дополнительно можно включить фильтр по количеству атомов углерода в молекуле искомого вещества (если его не ввести, будут найдены все вещества из данного класса). При нажатии на кнопку "Найти" программа отобразит список веществ, удовлетворяющих выбранным критериям.
После того, как требуемое вещество найдено, можно посмотреть его основные характеристики и опорные константы. Для этого выделите данное вещество в списке найденных компонентов и нажав кнопку "Данные":
Для выбора вещества необходимо выделить его в списке найденных и нажать кнопку "Выбрать" (или же просто дважды щелкнуть левой кнопкой мыши по наименованию вещества в списке). После выбора компонента в соответствующем поле отобразится его код, благодаря которому затем можно переключить метод расчета свойств продукта на какую-то другую библиотеку без переввода компонентов (при условии, что в этой библиотеке имеются все введенные компоненты). Полный перечень доступных в библиотеке "СТАРС" веществ и сред можно посмотреть тут.
Моделирование нефтей разгонкой по ИТК
Для моделирования нефтей по библиотеке "СТАРС" выберите тип компонента "Нефтяные фракции" и в появившихся ниже полях заполните параметры фракции - температуру начала и конца ее кипения, относительную плотность по воде Ro_4_20, молярную массу и процентное содержание фракции в смеси:
Такой способ задания называется разгонкой нефти на фракции по истинным температурам кипения (в англоязычной литературе TBP-distillation или TBP-curve). То есть, нефть моделируется не как смесь индивидуальных веществ, а как смесь неких фракций (в литературе их также можно встретить под названием "псевдокомпоненты" или "псевдовещества") - групп веществ с примерно схожими температурами кипения. Соответственно, каждая из этих фракций должна быть задана как отдельный компонент продукта и для нее должны быть заданы указанные выше параметры. Кроме того, допускается моделировать в одном продукте смесь нефтяных фракций с обычными "индивидуальными" веществами (к примеру, довольно часто легкие углеводороды в составе нефти - этан, пропан, бутан и т.д. - задают как вещества, а более тяжелые компоненты, как нефтяные фракции).
Обратите внимание, что:
если у вас нет сведений по самой тяжелой фракции в разгонке (довольно часто температура конца кипения "остатка" бывает неизвестна), укажите в качестве температуры конца кипения этой фракции значение выше 2000°С. В этом случае программа определит температуру конца кипения приближенно и будет использовать ее в расчетах. Однако, такой способ работает корректно только в случае, если в смеси содержится не менее 3 фракций (включая сам тяжелый "остаток"). Если в разгонке одна или две фракции, то температуру конца кипения должен задавать пользователь (но не более 1000°С);
если у вас нет сведений по диапазонам температур кипения фракций, а имеются данные только по их средним температурам кипения, просто задайте для каждой фракции среднюю температуру кипения фракции в качестве температуры начала и конца кипения. Такой способ задания называют разгонкой по средним температурам кипения, и библиотека "СТАРС" умеет с ним корректно работать;
если у вас нет сведений по молярным массам фракций, их можно не задавать. В этом случае программа может их приближенно оценить по соответствующим эмпирическим корреляциям, однако точность расчета свойств в этом случае может снизиться. Если молярные массы известны только для части фракций, то лучше их не задавать вовсе, чем задавать не для всех фракций;
под относительной плотностью Ro_4_20 фракции подразумевается отношение плотности фракции при температуре 20°С к плотности воды при 4°С (около 1000 кг/м3).
Нефтяные фракции можно использовать не только для моделирования разгонки нефти. С их помощью довольно часто моделируют различного рода масла, "сырую" нефть (для которой фракционный состав неизвестен) и другие среды, задавая их как фракции с весьма широким диапазоном кипения. Однако, важно понимать, что такой способ задания может дать лишь очень приблизительную оценку теплофизических свойств продукта (и уж тем более так не следует моделировать продукт, если нужно рассчитывать не только свойства, но и фазовые равновесия). И погрешность расчета будет тем больше, чем больше разница между температурой начала и конца кипения фракции. Поэтому использовать фракции с широким диапазоном кипения следует только в тех случаях, когда больше нет других возможностей смоделировать данный продукт.
Моделирование нефтей разгонкой по Энглеру
Также на практике встречается и другой тип разгонки нефти на фракции - "разгонка по Энглеру" (известная также под названием дистилляция ASTM D86). Данный тип разгонки чаще всего используется для нефтей с не очень широким диапазоном кипения.
Если для нефти известны параметры ее разгонки по Энглеру, в Гидросистеме такую нефть можно смоделировать с помощью библиотеки "СТАРС". Для этого нужно выделить в дереве проекта продукт, в Окне параметров объекта выбрать массовые единицы состава, после чего перейти на вкладку "СТАРС" и нажать там кнопку "Пересчет разгонки по Энглеру...":
Обратите внимание, что все уже введенные компоненты продукта при этом будут удалены, о чем программа выдаст соответствующее предупреждение.
Данные по разгонке вводятся в появившемся окне по точкам в поля Объемный % отгона и до температуры. После нажатия кнопки Добавить введенные данные добавляются в таблицу справа. Для удаления точки из таблицы выделите ее и нажмите кнопку Удалить.
После ввода зависимости % отгона пара от температуры, а также заполнения полей Остаток в колбе и Температура конца кипения (если эти данные имеются) кнопка График позволяет отобразить введенные точки на графике. Обратите внимание, что Температура конца кипения и Температура 100% отгона совпадают, только если Остаток в колбе равен нулю. Если Остаток в колбе и Температура конца кипения неизвестны, то эти поля не заполняются.
Обязательно должны быть заполнены поля Температура начала кипения, Температура 100% отгона и RO_4_20 всей нефти (отношение плотности нефти при температуре 20°С к плотности воды при 4°С). Для более ясного представления хода кривой разгонки по Энглеру точки температур начала кипения и 100% отгона можно нанести на график, поставив галочки Отобразить на графике напротив соответствующих полей. Эти точки можно менять, соответственно будет меняться и вид графика.
Кнопка Сохранить позволяет записать данные разгонки по Энглеру в файл с расширением .ngl. Кнопка Загрузить дает возможность загрузить ранее сохраненную разгонку по Энглеру для ее корректировки.
При нажатии на кнопку Рассчитать будет произведен пересчет разгонки по Энглеру в разгонку по истинным температурам кипения. Результирующие нефтяные фракции будут добавлены в дерево проекта:
Для моделирования мазутов по библиотеке "СТАРС" необходимо выбрать тип компонента "Мазут", после чего в соответствующих полях указать марку мазута и его относительную плотность по воде Ro_4_20 (отношение плотности мазута при температуре 20°С к плотности воды при 4°С).
В программе предусмотрен расчет различных марок мазутов по ГОСТ 10585. Если вам нужно смоделировать какой-либо мазут, который производится не согласно данному ГОСТ, а по ТУ завода изготовителя, то нужно определить, к какой марке мазута по ГОСТ 10585 он наиболее близок.
Далее, нажав на кнопку "Экспериментальные точки", желательно задать экспериментальные значения кинематической вязкости мазута в сСт в зависимости от температуры (не более двух точек). Если они неизвестны, то вязкость может быть задана в градусах условной вязкости ВУ.
Если данные по экспериментальным значениям вязкости отсутствуют, то их можно не указывать – в этом случае расчетные значения вязкостей будут приближенно оценены программой. Однако результаты в этом случае могут быть сильно завышены (до нескольких десятков процентов). Кроме того, обратите внимание, что при температурах менее 50°С мазуты М100, М40 и Ф12 могут вести себя как неньютоновские жидкости, поэтому их расчет может иметь значительную погрешность.
После задания параметров мазута его содержание не задается - предполагается, что кроме мазута в продукте не должно быть других сред/веществ (поэтому при задании мазута возможность добавления каких-либо других компонентов в продукте блокируется).
Моделирование дизельных и реактивных топлив
Расчет свойств дизельных и реактивных топлив с использованием библиотеки "СТАРС" можно произвести двумя различными способами:
Можно смоделировать эти среды как индивидуальные вещества (в базе данных они содержатся под кодами от 1603 до 1606). Но расчет в этом случае будет очень приблизительным, поскольку эти топлива различаются от партии к партии, и их состав сильно зависит от завода-производителя. В расчете это никак учитываться не будет, и топливо будет представляться каким-то усредненным продуктом;
Так как каждая партия этих топлив имеет паспорт продукта, где указывается % отгона до температуры Т°С (минимум две точки) и плотность при 15°С (или 20°С), то для более точного расчета свойств конкретной партии рекомендуется ввести эти данные разгонкой по Энглеру и выполнить расчет. При этом надо учитывать, что эти кривые разгонки представляют собой прямую линию за исключением "хвостов" начала и конца разгонки. Точки этих "хвостов" пользователю необходимо нанести на график самому, исходя из "технологического правдоподобия". Погрешность расчета кинематической вязкости при таком способе моделирования обычно составляет порядка 3%, при максимальном отклонении 10%. Если в паспорте продукта задана плотность при 15°С и не указана плотность при 20°С, то ее можно приблизительно оценить по формуле RO_4_20 = (RO_4_15 – 0.00914)/0.9934.