Трубы 7 - 63

Если в поле Использовать заданное деление как PF спецификации не стоит флажок, в ветвителе может возникнуть обратный поток. В этом случае Ветвитель, по существу, работает как Смеситель в случае, когда давления всех потоков равны.

Страница Содержимое

Каждая операция в программе ХАЙСИС имеет способность накапливать определенное количество материального и энергетического содержимого. Реальный смеситель на производстве имеет некоторый объем. Однако, в программе ХАЙСИС объем смесителя не задается и принимается равным нулю

С помощью флажка внизу окна можно включать и отключать расчет фазового равновесия потоков операции. Эта возможность может оказаться полезной, когда в схеме имеется много операций Ветвитель и пользователя не беспокоит, обновляется ли в каждый момент времени информация о потоках, связанных с Ветвителем, а скорость расчета при этом важна.

•Чтобы отключить расчет фазового равновесия установите соответствующий флажок.

Если флажок стоит, то параметры выходного потока будут обновляться и передаваться дальше, но доли фаз и температура могут оказаться неверными.

•Чтобы включить расчет фазового равновесия, удалите флажок.

По умолчанию флажок отсутствует.

Разработчики программы рекомендуют не отключать расчет фазового равновесия, поскольку это может привести к нестабильности и неожиданным результатам в зависимости от того, какие операции установлены дальше и расчет фазового равновесия для них важен. Эту возможность рекомендуется использовать только опытным пользователям.

Подробнее см. Раздел

1.3.3 – Страница Содержимое.

Страница Диаграммные ленты

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

7.6 Операция Клапан

При расчете операции Клапан ХАЙСИС рассчитывает материальный и энергетический балансы входного и выходного потоков. Фазовое

7 - 64 Трубы

равновесие рассчитывается из условия, что расходы и энтальпия этих потоков одинаковы.

Ниже приведены переменные, которые могут быть заданы пользователем в операции Клапан. Для расчета операции требуется задать три спецификации, причем требуется по меньшей мере одно значение температуры и одно значение давления. ХАЙСИС затем вычислит две другие неизвестные.

•Входная температура

•Входное давление

•Выходная температура

•Выходное давление

•Сопротивление клапана

Для расчета операции требуется три спецификации. Как минимум одна температура и одно давление. Остальные две неизвестные программа рассчитает.

В операции Клапан появились ряд новых возможностей. Эта операция – одна из основных в динамическом режиме. Расчет реального клапана осуществляется более адекватно. Направление потока через клапан зависит от соотношения давлений перед и за клапаном. Как и в стационарном режиме предполагается, что клапан работает в изоэнтропийном режиме.

Перечислим некоторые новые возможности операции Клапан:

•Возможность задания PF спецификаций, реально отражающих течение потоков сквозь аппарат в соответствии с распределением давления в схеме.

•С операцией Клапан можно рассматривать подводящий участок трубопровода, причем ХАЙСИС может рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода с учетом его диметра и шероховатости.

•Новое уравнение клапана учитывает статический напор и потери на терние как в клапане, так и в участке трубопровода.

•Модель рассчитывает такие характеристики клапана, как залипание и работу привода клапана в динамическом режиме.

•Используются следующие характеристики клапана: линейная, выпуклая, вогнутая.

•Встроенная возможность определить размеры клапана.

Общее сопротивление клапана равно разнице между входным и выходным давлением. Это сопротивление учитывает как потери на трение, так и изменение давления за счет изменения высоты.

7.6.1 Специализированное окно операции Клапан

Добавить операцию в расчет можно следующим образом:

1В меню Схема выполните команду Добавить операцию (F12). Откроется окно выбора операции.

2Среди Групп операций выберите Трубы.

3Из списка имеющихся операций выберите Valve (Клапан).

Трубы 7 - 65

4Нажмите кнопку Добавить. Откроется специализированное окно операции.

ИЛИ

1	В меню Схема выполните команду Касса объектов (F4).
2	Дважды щелкните по иконке Клапан.	Значок Клапан

Откроется специализированное окно операции:

Чтобы сделать операцию неактивной, отметьте флажок Отключить. ХАЙСИС не будет рассчитывать эту операцию пока Вы снова не активизируете ее, убрав флажок.

7.6.2 Закладка Данные

Закладка Данные содержит четыре страницы:

•Соединения

•Параметры

•Переменные пользователя

•Примечания

Страница Соединения

На этой странице задаются имена входного и выходного технологических потоков.

7 - 66 Трубы

Страница Параметры

На этой странице можно задать сопротивление клапана.

	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.
	7.6.3 Закладка Расчет

На закладке Расчет расположены следующие страницы:

•Размеры

•Штуцера

•Опции

Если Вы работаете исключительно в режиме расчета стационарных состояний, то нет необходимости в изменении информации на страницах, доступных на этой закладке.

Страница Размеры (Динамика)

На этой странице расположены группы:

•Изготовитель

•Тип клапана

•Условия для определения размеров

•Характеристика клапана

•Метод определения размеров

Трубы 7 - 67

Группа Изготовитель

В групповой рамке Изготовитель из падающего списка можно выбрать один из вариантов.

•Masoneilan

•Mokveld

•Fisher. Это уравнение основано на результатах исследования Fisher Controls Internationl, Inc в 1963 году. Уравнение хорошо предсказывает расход потока через клапан для любых газов при различных условиях.

•Introl

•Valtek

•CCI Drag

•Universal Gas Sizing. Это уравнение очень похоже на модель Fisher. Отличие состоит в том, что здесь имеется возможность расчета обратного потока при наличии паровой и жидкой фазы через клапан. В модели используется общая плотность пара. В следующих версиях ХАЙСИС будет возможность выбора модели расчета плотности.

•Simple resistance equation. Эта модель предполагает, что расход потока всегда пропорционален корню изменения сопротивления. Ударное течение не моделируется. Это уравнение часто используется, когда требуется простая модель или Вы хотите оценить и затем использовать коэффициенты уравнения.

7 - 68 Трубы

Группа Тип клапана

Некоторые изготовители предлагают целый набор клапанов. Возможные варианты приведены в следующей таблице:

Условия для определения размеров

Вгрупповой рамке Условия для определения размеров нажмите одну из двух кнопок выбора: Текущие или Задаются:

•Текущие. Выбор этой кнопки позволяет задать текущее открытие клапана, чтобы ХАЙСИС рассчитал сопротивление и расход потока.

•Задаются. В этом случае ХАЙСИС использует условия потока, чтобы оценить открытие клапана, сопротивление и расход. Эти значения можно изменить.

Втаблице выводятся следующие параметры:

Параметр	Описание
Давление на	Выводится давление потока на входе в клапан. Это значение
входе	изменять нельзя.
Молекулярный	Выводится молекулярный вес потока через клапан. Это
вес	значение изменять нельзя.
Открытие клапана	В этом поле можно изменяя процент открытия клапана.
Сопротивление	Сопротивление клапана
Расход	В этом поле можно изменять массовый расход потока через
	клапан (при условии, что выбрана селективная кнопка
	Задаются.

Трубы 7 - 69

Группа Характеристика клапана

В программе ХАЙСИС может быть задан один из следующих вариантов характеристики клапана:

•Линейная

•Выпуклая

•Вогнутая

•Специальная

1Выберите соответствующую селективную кнопку. При выборе любого из первых трех вариантов:

2В группе Метод определения размеров отметьте кнопку Cv или Cg и задайте требуемые параметры в соответствующих полях.

При выборе варианта Специальная

3В группе Характеристика клапана нажмите кнопку Просмотр.

Откроется окно характеристики клапана.

4Задайте соответствующие значения в столбцах Открытие (% от макс.) и Расход (% от макс.).

Окно характеристики клапана

В окне характеристики клапана располагается таблица, две кнопки и график.

Параметр	Описание
Открытие (% от макс.)	Задайте значение от 0 до 100. Процент
	вычисляется от максимально возможного
	открытия.
Расход (% от макс.)	Задайте значение от 0 до 100. Процент
	вычисляется от максимально возможного при
	полном открытии клапана.
Стереть точку	Удаляет выделенную точку.
Стереть все	Удаляет все точки из таблицы.
График	Характеристика выводится в графическом виде

Для расчета характеристики необходимо задать по крайней мере три точки.

Если в таблицу занесены неправильные значения, и выбран вариант Специальная, то возможности рассчитать клапан в динамике не будет.

Когда Вы первый раз открываете окно характеристики клапана, то в обоих столбцах уже имеются значения: два обязательных (0 и 1) и три по умолчанию (0.25, 0.5, и 0.75).

Теория

В программе ХАЙСИС имеется возможность выбора одного из четырех вариантов характеристики клапана. В этих методах используются следующие описанные ниже параметры.

Расход потока через клапан зависит от реального положения клапана. Если расход потока через клапан можно выразить в терминах “процент от максимального расхода”, определяемого величиной Cv, то в качестве характеристики клапана можно задавать %Cv как функцию от реального открытия клапана.

7 - 70 Трубы

Уравнения, связывающие коэффициент %Cv с его открытием приведены ниже:

Характеристика клапана	Описание
Линейная	Расход через клапан пропорционален доле его
	открытия.
	%Cv = (% открытия клапана)	(7.44)
Выпуклая	При малых долях открытия клапана расход через
	него нарастает быстрее, чем при больших долях
	открытия.
	%Cv = (% открытия клапана)0.5	(7.45)
Вогнутая	При малых долях открытия клапана расход через
	него нарастает медленнее, чем при больших
	долях открытия.
	%Cv = (% открытия клапана)3	(7.46)

Графически эти зависимости выглядят следующим образом:

Четвертый метод использует данные, определенные пользователем: % открытия клапана и соответствующий ему расход потока.

Вычисления нужной точки осуществляются с помощью квадратичной интерполяции по трем ближайшим точкам.

Группа Метод определения размеров

К группе Метод определения размеров относятся две селективные кнопки, кнопка Размеры клапана и таблица.

Параметр	Описание
Кнопка Cv	Выбор этой кнопки означает выбор величии Cv в
	качестве варьируемой переменной при расчете клапана.
Кнопка Cg	Выбор этой кнопки означает выбор величии Cg в
	качестве варьируемой переменной при расчете клапана.
C1	Задайте соотношение Cg/Cv.
Km	Задайте Km (pressure recovery coefficient), используемый

Трубы 7 - 71

	при расчете ударного течения.
Cv	Задайте величину параметра Cv. Поле доступно при
	выборе варианта Cv в качестве метода расчета.
Cg	Задайте величину параметра Cg. Поле доступно при
	выборе варианта Cg в качестве метода расчета.
k	Задается значение k для метода Simple resistance
	equation.
	Поле доступно только при выборе метода Simple
	resistance equation.
Кнопка	Если задать только один известный параметр и нажать
Размеры клапана	эту кнопку, ХАЙСИС рассчитает оставшиеся параметры.
	По умолчанию используется значение С1 – 25.

Теория

Методы, используемые для расчета клапанов всех типов, одни и те же, за исключением варианта Simple resistance equation.

Для определения размеров клапана в ХАЙСИС может использоваться один из методов: Cv или Cg.

•Методы Cv и Cg рассчитывают расход пара через клапан по следующему уравнению:

3		59.64			P2
f (lb / hr)=ν fracfac1.06Cg ρ(lb / ft )× P1			1	−			(7.47)
	×sin	C1			P1	×cp fac

	где:
	C1 =	Cg		(7.48)
		Cv
	Km = 0.001434C1			(7.49)

cp fac	=	0.4839						(7.50)
						γ
	1	−		2
						γ −1
			1
				+γ
γ	= C p / Cv							(7.51)

где P1 – давление входного потока

Р2 – давление выходного потока без учета статического напора Vfrac fac =1, мольная доля пара на выходе, vfrac>0.1

=0, vfrac=0.1

=vfrac/0.1, в остальных случаях

•Расход жидкости через клапан рассчитывается по следующему уравнению:

f (lb / hr)=υ	fracfac	×63,338 ×C	v	×	ρ(lb / ft 3 )× P − P	(7.52)
					1 2

В результате расчетов ХАЙСИС выводится значение полного Cv (при открытии клапана на 100%, которое становится фиксированным) и открытие клапана. Если клапан открыт на 100%, то его размер получается меньше, чем при открытии на 50% при прочих равных условиях. Это один способов расчета размеров клапана.

7 - 72 Трубы

Приведенные выше уравнения не точны для двухфазных систем.

Подробнее см. Раздел

1.3.6 – Страница Штуцера.

Simple resistance equation

Если выбран метод расчета k, то возможны варианты:

•задать k

•рассчитать его из условий потока и клапана, приведенных в группе

Условия для определения размеров. Чтобы рассчитать k нажмите кнопку Размеры клапана. Поток через клапан рассчитывается по уравнению:

f = k density ×valveopening ×(P1 − P2 )

(7.53)

В основном уравнении течения через клапан используется сопротивление клапана без учета статической составляющей. Величина Р1-Р2 определяется как “потери на трение” и используется при расчете размеров клапана. Величина valveopening определяется характеристикой клапана и процентом открытия. Для линейного клапана:

	%valve _ open			2
	valveopening =			(7.54)
		100

С другой стороны соотношение между процентом открытия клапана и Cg можно выразить следующим образом:

(% valve open)хCg = Flow

(7.55)

Когда фиксирован параметр, определяющий размер клапана (например, Cg) процент открытия клапана увеличивается с ростом потока через клапан. Однако при расчете размеров клапана величина Cg не фиксируется. Параметр Cg обратно пропорционален расходу через клапан и проценту открытия клапана.

Страница Штуцера

На этой странице задаются параметры штуцеров. Эта информация используется только в динамическом режиме.

Страница Варианты

На этой странице выбирается метод расчета многофазных потоков.

•Плотность многофазных систем считать точно. В этом случае для расчета расхода потока через клапан используются плотности фаз. Если флажок не стоит, используется общая плотность потока.

•Многофазные потоки считать точно. Используются более точные методы расчета, которые дают лучшие результаты для расхода потока и сопротивления паровых и жидких потоков. Уравнения скорректированы с тем, чтобы полученные результаты были