2 - 98 Колонна

В следующей таблице приведены описания полей:

Объект	Описание
Тепловой поток	Выводится величина теплового потока
K*F	Произведение коэффициента теплопередачи на
	поверхность теплообмена.
Объем теплоносителя	Количество теплоносителя внутри аппарата.
Расход	Расход теплоносителя.
Минимальный расход	Минимально допустимый расход теплоносителя.
Максимальный расход	Максимально допустимый расход теплоносителя.
Теплоемкость	Теплоемкость теплоносителя
Т входа	Входная температура теплоносителя
Т выхода	Выходная температура теплоносителя
Сближение Т	Разность между температурой выхода и
	температурой входа теплоносителя.

2.7.3Тарельчатая секция

Шаблон колонны должен содержать, по крайней мере, одну тарельчатую секцию. На тарелку поступает пар с нижележащей тарелки и жидкость с вышележащей тарелки. Кроме того, с такой тарелкой могут быть связаны потоки питания, отборов и энергетические потоки.

Колонна 2 - 99

Специализированное окно тарельчатой секции имеет пять основных закладок, общих для большинства операций:

•Данные

•Расчет

•Рабочая таблица

•Результаты

•Динамика

Информация, задаваемая на закладках Расчет и Динамика, не используется в стационарном режиме.

Закладка Данные

На закладке расположены пять страниц:

•Соединения

•Боковые отборы

•Параметры

•Давление

•Переменные пользователя

•Примечания

Страница Соединения

На этой странице задается имя тарельчатой секции, имена и положение входных и выходных потоков и число тарелок. Если используется шаблон колонны, ХАЙСИС назначает потокам принятые по умолчанию имена.

Например, в шаблоне ректификационной колонны поток пара с верхней тарелки называется To Condenser, а поток жидкости из конденсатора на верхнюю тарелку - Reflux.

Имеется ряд соглашений об именах и расположении потоков тарельчатой секции:

•Когда задается питание тарельчатой секции, ХАЙСИС размещает этот поток на среднюю тарелку колонны (например, если в колонне 20 тарелок, питание будет направлено на 10). Эту тарелку можно изменить, выбрав нужную из падающего списка.

•Потоки, поступающие и уходящие с верхней и нижней тарелки, всегда задаются в полях Вход/выход жидкости/пара.

Если Вы задаете, что поток питания вводится на верхнюю или нижнюю тарелку, он автоматически попадает соответственно в поле Вход пара или Вход жидкости. Если такой поток уже существует, заданный Вами поток будет дополнительным входом на верхнюю или нижнюю тарелку. Подобные правила существуют и для отборов с верхней и нижней тарелки (Выход пара и Выход жидкости).

Страница Боковые отборы

На этой странице задаются имена и типы боковых отборов колонны. С помощью селективных кнопок задайте тип бокового отбора:

•Пар

2 - 100 Колонна

•Жидкость

•Вода

затем задайте имя отбора и номер тарелки отбора.

Страница Параметры

Здесь можно задать число тарелок. Тарелки рассматриваются как идеальные, если эффективность задана равной 1. Если для какой-либо тарелки задана эффективность меньше 1, тарелка моделируется с использованием модифицированного КПД по Мэрфи.

По умолчанию в поле Использовать имя секции в именах тарелок стоит флажок.

В любое место колонны можно добавить тарелки или удалить их. Для этого нажмите кнопку Изменить и задайте информацию в появившемся окне Изменение числа тарелок. Так можно легко добавить или удалить тарелки, особенно, если у Вас имеется полностью заданная колонна и Вы не хотите потерять информацию о потоках колонны.

Добавлять или удалять тарелки можно следующим образом:

•Задайте новое число тарелок в поле Текущее число тарелок. Все входные и выходные потоки будут передвинуты соответственно. Например, если Вы поменяли число тарелок с 10 до 20, поток, первоначально связанный с 5 тарелкой, теперь окажется на 10 тарелке, а поток, первоначально связанный с 10 тарелкой, теперь окажется на 20.

•Задать значение в поле Добавить/удалить и указать где именно.

Добавление тарелок

1Задайте число тарелок, которые Вы хотите добавить, в поле

Добавить/Удалить.

2В поле Добавить после/Удалить с задайте номер тарелки, после которой Вы хотите добавить новые тарелки.

3Нажмите кнопку Добавить и ХАЙСИС вставит тарелки в указанное место. Если используется схема нумерации тарелок сверху вниз, то все потоки (за исключением питаний) и дополнительное оборудование, расположенные ниже указанной тарелки, будут сдвинуты вниз на

Колонна 2 - 101

количество добавляемых тарелок. Если используется схема нумерации тарелок снизу вверх, то все потоки (за исключением питаний) и дополнительное оборудование, расположенные выше указанной тарелки, будут сдвинуты вверх на количество добавляемых тарелок.

Когда Вы добавляете или удаляете тарелки, все питания остаются на текущих тарелках.

Удаление тарелок

1Задайте число тарелок, которые Вы хотите удалить, в поле

Добавить/Удалить.

2В поле Добавить после/Удалить с задайте номер тарелки, начиная с которой Вы хотите удалить тарелки.

3Нажмите кнопку Удалить. Указанные тарелки будут удалены. Если используется схема нумерации тарелок сверху вниз, то удаляются тарелки, расположенные ниже указанной (включая эту тарелку).

Если используется схема нумерации тарелок снизу вверх, то удаляются тарелки, расположенные выше указанной(включая эту тарелку).

4Потоки, связанные с тарелками, расположенными выше удаляемых тарелок (при нумерации тарелок сверху вниз), не будут меняться. Например, если Вы удаляете 3 тарелки, начиная с 6, боковой отбор

с5 тарелки останется на месте, а отбор первоначально связанный

старелкой 10, теперь будет связан с тарелкой 7. Отборы с тарелок 6, 7 и 8 будут удалены после Вашего подтверждения.

Выбор селективной кнопки в групповой рамке Тип тарельчатой секции (Стандартная, Отпарная или Укрепляющая) влияет на профиль давления. Давление на тарелке основной тарельчатой секции, с которой отбирается жидкое питание в стриппинг, является давлением в стриппинге и остается постоянным для всех его тарелок. Давление на тарелке основной тарельчатой секции, с которой отбирается паровое питание в укрепляющую секцию, является давлением в укрепляющей секции и остается постоянным для всех ее тарелок.

Страница Давление

На этой странице выводятся давления на всех тарелках. Если известно давление для двух тарелок секции, ХАЙСИС с помощью интерполяции определит давление на промежуточных тарелках. Например, если Вы задали давление в конденсаторе и кипятильнике, ХАЙСИС рассчитает давление на верхней и нижней тарелках на основе сопротивлений конденсатора и кипятильника. Затем с помощью линейной интерполяции будет рассчитано давление на промежуточных тарелках.

2 - 102 Колонна

		Страница переменные пользователя
	Подробнее см. Раздел	На этой странице пользователь имеет возможность задать свои
	1.3.8 –
		собственные переменные.
	Закладка/страница
	Переменные
	пользователя.

	Страница Примечания
Подробнее см. Раздел	На этой странице можно записать примечания относительно данного
1.3.5 –	аппарата или всей задачи.
Закладка/страница
Примечания.

Все параметры рассматриваются в

Разделе 14.19 – Контактные устройства.

Закладка Расчет

На закладке Расчет расположены пять страниц:

•Размеры

•Штуцера

•Потери тепла

•КПД

•Сопротивление

Страница Размеры

На этой странице задается вся информация, необходимая для расчет размеров тарельчатой секции колонны или насадочной секции. При выборе тарелок любого типа – ситчатые, клапанные, колпачковые – страница Размеры выглядит следующим образом:

Для точного моделирования динамического режима на этой странице необходимо задать диаметр тарелки, длину перегородки, высоту перегородки и расстояние между тарелками. С помощью кнопки Размеры можно быстро оценить размеры тарелки. В этих расчетах используются те же уравнения, что и в утилите Контактные устройства.

Необходимую информацию можно рассчитать с помощью утилиты

Контактные устройства.

На основе введенной информации ХАЙСИС рассчитает объем тарелки. Для многопоточных тарелок необходимо задать диаметр колонны и соответственно общую длину перегородок.

Колонна 2 - 103

При выборе селективной кнопки Насадка страница выглядит следующим образом:

Для динамического моделирования необходимо задать Эффективную высоту тарелки, диаметр тарелки, тип насадки, долю свободного пространства, удельную поверхность и коэффициент Роббинса. Введенные данные программа будет использовать для расчета соотношения давление

– расход в насадочной секции. .

Свойства насадки	Описание
Доля свободного	Объем свободного пространства (м3), деленный на
пространства	объем слоя насадки (м3).
Удельная поверхность	Поверхность насадки на единицу объема насадки
	(м-1).
Коэффициент	Также называется коэффициентом сухой насадки
Роббинса	(м-1) и используется для расчета сопротивления
	тарелки паровому потоку. Для сухой насадки при
	атмосферном давлении коэффициент Роббинса
	пропорционален сопротивлению парового потока.
Удержание жидкости	hst – м3 жидкости/ м3 насадки - жидкость,
	остающаяся на насадке, если ее полностью
	заполнить жидкостью, а затем дать жидкости стечь.
	Удержание жидкости является постоянной
	величиной.
Включать поправку	Поправка Роббинса входит в уравнение Роббинса
Роббинса	и описывает поведение системы при атмосферном
	давлении или вакууме. При высоких давлениях
	(выше 1 атм) включение это оправки может
	привести к расчету нереально высокого
	сопротивления тарелок.

Для расчета Кубовой и Глухой тарелок отметьте селективную кнопку Неодинаковые. Эта опция позволяет моделировать колонну с большей степенью достоверности путем задания различных параметров расчета тарелок.

В приведенном ниже окне задайте величины во все поля, отмеченные синим цветом.

2 - 104 Колонна

Подробнее см. Раздел

1.3.6 – Страница Штуцера.

Объект	Описание
Тип внутреннего	Глухая - Эти тарелки не имеют слива жидкости и
устройства	позволяют иметь более высокий уровень жидкости на
	тарелке. Хотя пар может проходить через тарелку, он не
	контактирует с жидкостью. Глухой может быть любая
	тарелка секции. По умолчанию коэффициент провала
	жидкости принимается равным 0, а КПД тарелки - 5%. Для
	этих тарелок увеличивается высота сливной перегородки и
	расстояние между тарелками. Для насадочных секций
	увеличивается высота слоя насадки.
	Кубовая - Кубовой может быть только последняя тарелка.
	По умолчанию КПД тарелки принимается равным 5%. Для
	этих тарелок увеличивается расстояние между тарелками
	и высота слоя насадки.

Страница Штуцера

На этой странице выводятся значения уровней, на которых пар и жидкость поступают и покидают тарельчатую секцию.

Страница Потери тепла

На этой странице можно указать, какую Модель потерь тепла Вы хотите использовать, а также указать параметры, относящиеся к каждой модели.

Модель тепловых потерь – Прямое тепло

При выборе этого варианта величину потерь можно задать непосредственно или рассчитать для каждой тарельчатой секциии.

Колонна 2 - 105

Простая модель тепловых потерь

При использовании простой модели тепловые потери можно рассчитать из следующих параметров:

•Значение общего К

•Температура окружающей среды

Подробная модель тепловых потерь

При использовании этой модели параметры теплообмена можно задать более подробно. Не забудьте, что для использования этой опции должна быть активизирована лицензия HYSYS Fidelity.

Подробнее см. Раздел

1.6.1 – Detailed Heat Model книги HYSYS Dynamic Modeling.

2 - 106 Колонна

Страница КПД

КПД тарелок задается как для стационарных расчетов, так и для расчета динамики. Следует помнить, что КПД по компонентам можно задавать только в статике.

Страница Сопротивление

Здесь выводится информация о сопротивлении тарельчатой секции. Установив флажок в поле Поверочный расчет.

Утилита Контактные устройства рассчитывает сопротивление каждой тарелки. Пользователю необходимо зафиксировать давление на одном конце тарельчатой секции (вверху или внизу) с тем, чтобы давление на остальных тарелках секции было определено программой. Выбор осуществляется с помощью соответствующей селективной кнопки.

Закладка Рабочая таблица

Подробнее см. Раздел На этой странице выводится информация о потоках, связанных с аппаратом.

1.3.10 – Закладка

Рабочая таблица. Страница PF Спецификации требуется только в случае работы в Динамическом режиме.

Колонна 2 - 107

Закладка Результаты

На закладке расположены пять страниц:

•Давление

•Температура

•Расходы

•Сводка

•Гидравлика

Страница Давление

Здесь выводятся значения давления пара и жидкости на каждой тарелке. Кроме того, в таблице содержатся имена потоков питания всех тарелок и соответствующие давления.

Страница Температура

Здесь выводятся значения температур пара и жидкости на каждой тарелке. Кроме того, в таблице содержатся имена потоков питания всех тарелок и соответствующие температуры.

Страница Расходы

Здесь выводятся значения расходов пара и жидкости на каждой тарелке. Кроме того, в таблице содержатся имена потоков питания всех тарелок и соответствующие температуры. Единицы для вывода значений расходов выберите из падающего меню наверху страницы:

•Мольные

•Массовые

•Станд.об.жидкости

•Действит. объем

Страница Сводка

В таблице на этой странице приводятся значения давления, температуры и расходов пара и жидкости на каждой тарелке.

Страница Гидравлика

На этой странице приводится таблица, в которой приводятся сопротивление сухих тарелок, расстояние между тарелками, статический напор и высота над перегородкой.

Страница используется только Динамическом режиме.

2 - 108 Колонна

Закладка Динамика

На закладке расположены четыре страницы:

•Спецификации

•Содержимое

•Статический напор

•Диаграммные ленты

Страница Спецификации

На странице выводятся значения коэффициента k для отверстий всех сухих тарелок. Выбор тарелок для расчета осуществляется с помощью кнопок Все тарелки или Выбранные тарелки.

Когда в поле Использовать диаметр колонны стоит флажок, расчет k основывается на заданном значении диаметра колонны. Если флажка нет – значения k рассчитываются на основе профиля давления, пришедшего из стационарного расчета, что обеспечивает плавный переход от решенной стационарной задачи в динамический режим.

Чтобы принять во внимание эффект “обсыхания” тарелок, установите флажок в поле Модель обсыхания.

На тарелке может начаться бсыхание, когда сопротивление сухой тарелки падает ниже 0.015 кПа. Это позволяет жидкости стекать на нижележащую тарелку даже в том случае, когда высота жидкости на тарелке ниже высоты перегородки.

Для моделирования запуска “с сухого состояния” воспользуйтесь флажком Сухой запуск. Когда выбрана эта опция при запуске интегратора со всех ”тарелок удаляется жидкость. При установке этого флажка становится доступной кнопка Содержимое. Нажмите эту кнопку и задайте начальные мольные доли каждого компонента и начальные условия фазового равновесия.

При использовании третьего флажка – Задан профиль Р – можно провести расчет колонны исходя из фиксированного профиля давления.

Колонна 2 - 109

Задан профиль Р

При выборе этого варианта можно рассчитать колонну в динамическом режиме, используя профиль давления, полученный в стационарном расчете. Эта опция упрощает расчет колонны для неопытных пользователей.

Профиль давления тарельчатой секции определяется статическим напором, который в свою очередь зависит от слоя жидкости на тарелке, и потерями на трение, которые также называются сопротивлением сухой тарелки.

Сопротивление трения обуславливаются паром, протекающим через тарельчатую секцию. Расход определяется следующим уравнением:

расход = k × плотность×потери_ на_ трение	(2.17)
В ХАЙСИС значение k рассчитывается из предположения
Kα(диаметр тарелки)2	(2.18)

Однако, если выбран этот вариант, то составляющую статического напора можно не учитывать и, таким образом, становятся известны расход пара и потери на трение. Это позволяет рассчитать значения k таким образом, чтобы результаты статического и динамического расчетов совпадали.

Страница Содержимое

На этой странице приводится таблица, содержащая сводку результатов динамического расчета колонны. Для каждой тарелки здесь приводится давление, общий объем и объем суммарной жидкости. Двойной щелчок по любому месту строки откроет специализированное окно соответствующей тарелки

Страница Статический напор

Подробнее см. Раздел

1.6.5 – Static Hesd книги HYSYS Dynamic Modeling.

Поскольку для правильного моделирования колонны очень важно учитывать вклад статического напора, его обязательно принимают во внимание и не учитывают только в особых случаях/

Страница Диаграммные ленты

Эта страница используется для создания диаграммных лент для различных	Подробнее см. Раздел
наборов переменных.	1.3.7 –
	Закладка/Страница
	Диаграммные ленты.