книги / Design-II ╨┤╨╗╤П Windows. ╨Ю╨┐╨╕╤Б╨░╨╜╨╕╨╡ ╨╝╨╛╨┤╤Г╨╗╨╡╨╣ ╨╛╨▒╤А╤Г╨┤╨╛╨▓╨░╨╜╨╕╤П ╨╕ ╨┐╤А╨╕╨╝╨╡╤А╤Л ╨╕╤Е ╨╕╤Б╨┐╨╛╨╗╤М╨╖╨╛╨▓╨░╨╜╨╕╤П

STAGES							^ ^ OOOOOO		ОГрЭНИЧбНИб м о щ н о с т и
WORK CAPACITY HPMETRIC							1 3 5 .9 7 9 4	—	д в и г а т е л я В л .с .
CALCULATED				PRESSURE		OUT KG/СМ2	3 0 .0 0 0 1 2	—	давление на выходе
SPECIFIED				PRESSURE		OUT KG/CH2	3 0 .0 0 0 1 2	— тип двигателя
DRIVE		TYPE					E L E C T R IC
CALC TYPE							ENTROPY	— КПД насоса
EFF	(ГОИ CALC TYPE)						о.б5ооооо
КШ	USAGE						4 3 .6 6 6 6 7	—	требуемая мощность
REAL		WORK HPMETRIC					-5 9 .4 3 2 0 3		двигателя, кВт
ISENTROPIC HEAD KGf-H/KGra							2 8 9 .6 9 4 0
INLET		T C					10.00000
INLET		P	KG/СМ2				1 .0 0 0 0 0 4
INLET		V ИЗ		/MIN			0 .5 8 1 0 4 3 8
FLOWRATE			KGHOL/HR				1 9 9 7 .1 1 8
FLOWRATE			KG/HR				3 6 0 0 0 .0 0
DISCHARGE				T	C		1 0 .3 7 7 6 4
DISCHARGE				V	М3 /MIN		0 .5 8 1 0 7 8 9

Рис. 5.12. Окно результатов расчета модуля Pump

Если в качестве двигателя выбрана газовая или паровая турби­ на, тогда в данном окне можно увидеть расход рабочего тела, например, для газовой турбины — расход топливного газа: FUEL M3V(NTP)/H 1.671 (м3/чприн. у.).

Для вывода требуемой мощности двигателя на рабочий лист рядом с образом модуля необходимо отметить соответствующий

	пункт в основном меню модуля		[-Display Results on Flowsheet-----------------
	(рис. 5.13).		Digits After Decimal:
	Следует отметить, что на­		Г Real Work	|
	сос является модулем, ошибки		F Calculated Outlet Pressure	|
	расчета которого не	являются	17 WWUsage	|2
	критическими для расчета всей
	ХТС, однако пользоваться ре­		Рис. 5.13. Активация вывода потребной
	зультатами такого	расчета
			мощности двигателя на экран (2 цифры
	нельзя, так как они могут быть		после запятой)
	весьма далеки от реальности
	(рис. 5.14).

КОМПРЕССОР (Compressor)

В Design-II имеется три модуля компрессора: Compressor, Compressor 2, Poly Compressor, рассчитывающие требуемую для перекачки газового потока мощность двигателя или максимальное давление, которое может достичь компрессор при имеющихся огра­ ничениях по мощности двигателя.

Рис. 5.14. Результаты некорректно произведенного расчета

Рис. S.1S. Изображение модуля компрессора

Ниже рассматривается порядок ис­ пользования наиболее часто использую­ щегося модуля компрессора, изображение которого представлено на рис. 5.15.

Следует отметить, что модуль Compressor очень похож на рассмотрен­ ный выше модуль насоса и также имеет следующие особенности:

1.Компрессор предназначен для моделирования процесса сжатия (перекачки) газовых потоков. В случае, если поток на вхо­ де имеет некоторое количество жидкости (значение Vapor Fraction меньше 1), решение в модуле Compressor может быть не достигнуто, о чем будет выдано сообщение: WARNING— ITERATION IN COMPRESSOR FAILED TO CONVERGE.

2.Если доля газа во входном потоке меньше 0,9 то Design-П ав­ томатически переключит расчет компрессора на расчет насоса.

3.Компрессор на входе может иметь несколько потоков. При этом автоматически реализуется функция смесителя, и давление всех входных потоков приравнивается минимальному входному давлению с расчетом адиабатического расширения потоков с боль­ шим давлением.

4.На выходе из компрессора могут быть два потока, причем один из них будет газ, а другой — жидкость.

Для задания опций расчета компрессора необходимо зайти

вмодуль и нажать кнопку Basic:_____ Ва**с—_____ | — и появится

окно Basic (рис. 5.16). Следует отметить, что окно задания парамет­ ров двигателя Driver рассматривалось выше (при рассмотрении на­ соса), поэтому здесь оно не рассматривается.

Выбор типа расчета процесса:

Задание

параметра

двигателя

Для много­ ступенчатого компрессора

Окно ввода давления

Значение КПД политропного компрессора коэффициента

Рис. 5.16. Изображение окна Basic модуля компрессора Compressor

Количество	Выбор варианта
ступеней---------
компрессора	задания ступеней
	компрессора
Окно	Выбор единиц
ввода данных	измерения
Температура	Служебные
газа на выходе
межступенчатого	кнопки
холодильника

Рис. 5.17. Изображение окна Multistage модуля компрессора Compressor

Для задания необходимого для расчета набора данных следует:

1. Выбрать тип расчета компрессора: Polytropic — расчет ком прессора со сжатием газа по политропе или Isentropic— расчет ком­ прессора со сжатием газа по адиабате.

Если выбран политропный закон, то необходимо выбрать спо­ соб ввода политропного коэффициента (Polytropic Coefficient). При выборе Program Calculated — коэффициент будет рассчитываться программой (применяется при проектировании компрессора) или Polytropic Coeff — величину коэффициента необходимо будет предварительно рассчитать или ввести из паспорта компрессора

(применяется при проверочных расчетах или при использовании конкретного компрессора).

2. В ниспадающем меню выбрать вариант задания давления на выходе насоса: Pressure Out — непосредственно вводится давление на выходе насоса: Dew Pt. Теш — давление на выходе будет соот­ ветствовать давлению при температуре точки росы; Bubble Pt. Tern — давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре начала кипения.

3. Выбрать единицы измерения: для Pressure Out — единицы измерения давления, а для Dew Pt. Теш или Bubble Pt. Tem— едини­ цы измерения температуры.

4.Если КПД компрессора отличается от предлагаемой, то изме­ нить значение Efficiency.

5.Для ввода параметров многоступенчатого компрессора на­ жать кнопку Multistage, где (рис. 5.17) необходимо осуществить следующие действия:

-ввести количество ступеней компрессора;

-выбрать вариант ввода межступенчатого давления: Equal pressure ratios — вводятся коэффициенты сжатия на каждой ступе­ ни; Specified pressures— вводятся величины давления после каждой ступени;

- выбрать единицы измерения и, используя кнопки Insert и Delete, ввести значения в таблицу. Следует отметить, что значе­ ния вводятся начиная с предпоследней ступени и заканчивая первой; - ввести температуру газа после выхода из межступенчатого холодильника (одинакова для всех ступеней) и выбрать единицы

измерения температуры.

Особенности расчета модуля аналогичны работе модуля насо­ са, которые рассматривались выше.

ТУРБОРАСШИРИТЕЛЬ (Expander)

В Design-II имеется модуль Expander, т. е. турборасширитель потока с совершением работы, которым может являться турбина, детандер и т. д., изображение которого представлено на рис. 5.18. Данный модуль рассчитывает работу, которая совершается при сбросе давления до заданной величины.

Данный модуль имеет следующие особенности:

1. Турбоэкспандер		на входе
может иметь несколько потоков.
При этом автоматически реализу­
ется функция смесителя, и давле­
ние всех входных потоков при­
равнивается минимальному вход­
ному давлению	с	расчетом	Рис. 5.18. Изображение модуля
адиабатического расширения по­
токов с большим давлением.			турборасширителя
2. На выходе	из	турбоэкс­

пандера могут быть два потока, причем один из них будет газ, а дру­ гой — жидкость.

Для задания опций расчета турбоэкспандера необходимо зайти

в модуль и нажать кнопку Basic_____ Baricокно Basic (рис. 5.19).

Окно ввода давления на выходе

I — и появится

Выбор

единиц

измерения

КПД турбоэкспандера

Рис. 5.19. Изображение окна Basic модуля турбоэкспандера Expander

Для задания необходимого для расчета набора данных следует:

1.Ввести значение давление на выходе из турбоэкспандера

ивыбрать соответствующие единицы измерения.

2.Если КПД турбоэкспандера отличается от предлагаемого, то изменить значение Efficiency.

Результаты расчета турбоэкспандера, т. е. расчетнуюаботурасширения, можно просмотреть через View Results: REAL WORK HPMETR 221.4, где она выражена в лошадиных силах.

КЛАПАН (Valve)

В Design-II имеется пять модулей Valve («клапан»), изображе­ ния которых представлены на рис. 5.20.

Данные модули предназначены для расчета адиабатного сброса давления однофазного или двухфазного потока до заданной величины.

Указанные модули имеют следующие особенности:

Valve

Valve-1

Valve-2

Valve-3

Valve-4

Рис. 5.20. Изображение модулей клапанов

1. Модули Valve и Valve-4 имеют один поток на входе и один на выходе, однако модули Valve-1, Valve-2 и Valve-З могут иметь на входе несколько потоков. При этом автоматически реализуется функция смесителя, и давление всех входных потоков приравнива­ ется минимальному входному давлению с расчетом адиабатическо­ го расширения потоков с большим давлением.

2. На выходе из модулей Valve-1, Valve-2 и Valve-З могут быть два потока, причем один из них будет газ, а другой — жидкость.

Для задания опций расчета клапана необходимо зайти в модуль

и нажать кнопку Basic:_____ Ba*ic—_____ | — и появится окно Basic (рис. 5.21).

Окно ввода данных	Выбор ептгитгд
	измерения
1 ОК | С м я ! |	НЦ» |

Рис. 5.21. Изображение окна Basic модуля задвижки Valve

Для задания необходимого для расчета набора данных следует:

1.Ввести значение давления на выходе клапана и выбрать соответствующие единицы измерения.

2.В ниспадающем меню выбрать вариант задания давле­ ния на выходе клапана: Pressure Drop — вводится величина перепа­ да давления на клапане; Pressure Out — непосредственно вводится давление на выходе клапана: Dew Pt. Tern— давление на выходе бу­ дет соответствовать давлению при температуре точки росы; Bubble Pt. Tern— давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре начала кипения.

Межтрубное

пространство

Рис. 5.23. Особенности модуля Exchgr-2

ТЕПЛООБМЕННИКИ (Heat Exchanger)

В Design-П имеется два модуля универсальных теплообменни­ ков Exchgr-1 и Exchgr-2 и два модуля воздушных холодильников Air Cooler и Air Cooler (2 strm), предназначенных исключительно для расчета воздушных холодильников, где горячий поток охлаж­ дается потоком воздуха от вентилятора. Изображения теплообмен­ ников представлены на рис. 5.22.

			о [ Х ] о
			----------© ----------
Exchgr-1	Exchgr-2	AirCooler	Air Cooler (2 strm)

Рис. 5.22. Изображение модулей теплообменников

В связи с тем, что модули Exchgr-1 и Exchgr-2 являются универ­ сальными и наиболее широко использующимися при создании ХТС, возможности модулей Air Cooler и Air Cooler (2 strm) рассмат­ риваться не будут.

Модули теплообменников Exchgr-1 и Exchgr-2 предназначены для проведения поверочного (расчет температуры потоков на выхо­ де для теплообменника с известной площадью теплопередачи) и проектного (расчет поверхности теплопередачи и выбор теплооб­ менника по стандарту Т. Е. М. А.)

Трубы,

расчета кожухотрубчатых тепло­ обменников и имеют следующие особенности:

1. Модуль Exchgr-1 предназна­ чен для нагрева/охлаждения одного потока, a Exchgr-2 — для двух пото­ ков, один из которых нагревается,

адругой — охлаждается.

2.У модуля Exchgr-2 имеется понятие трубного и межтрубного пространства и определены точки подключения потоков к трубно­ му и межтрубному пространству (рис. 5.23).

Рассмотрим опции, необходимые для расчета теплообменни­ ков сначала для Exchgr-1, а затем для Exchgr-2.

Модуль Exchgr-1

Вид окна после захода в модуль представлен на рис. 5.24:

Кнопка	Кнопка
для задания	для задания
параметров	размеров
вспомогательных	теплообменника
хладагентов	Кнопка
Кнопка	для подбора
для задания	(после расчета)
основных	теплообменника
исходных	по стандарту
данных	Т. Е. М. А.

Рис. 5.24. Вид основного окна модуля Exchgr-1

Здесь же имеются поля, отметив которые, можно вывести непо­ средственно на экран (рядом с изображением модуля) величину те­ пловой нагрузки (Duty), размер требуемой площади теплопередачи (Area) и коэффициент теплопередачи (Heat Transfer Coefficient (U)).

Рассмотрим необходимый объем основных исходных данных, необходимых для расчета. Для задания необходимого для расчета набора данных в меню Basic (рис. 5.25) следует:

1. Выбрать способ расчета теплообменника и ввести соответст­ вующее значение параметра и единиц измерения:

-Temperature Out — вводится температура на выходе тепло­ обменника;

-Duty — вводится тепловая нагрузка на теплообменник (если

величина >0 — нагрев, а если <0 — охлаждение);

Рис. 5.25. Вид окна Basic

-UA Exchanger — поверочный расчет теплообменника с задан­ ным коэффициентом теплопередачи и поверхностью теплопередачи;

-Temperature Approach — используется только если задаются параметры вспомогательных теплоносителей Utility;

-Delta Temperature — вводится разность температур между

выходным потоком и входным (если величина > 0 — нагрев, а если

<0 — охлаждение);

-Temperature Out is Bubble Point — температура на выходе равна температуре кипения;

-Тemperature Out is Dew Point— температура на выходе равна температуре точки росы.

2.Ввести перепад давления в теплообменнике и выбрать соот­ ветствующие единицы измерения.

3.Ввести коэффициент теплопередачи (Overall U) в соответст­ вующих единицах измерения:

- kJ/s.m2.K — соответствует кВт/м2*К (система измерений СИ); - kcal/hr.m2.C — соответствует ккал/час'М2*С (метрическая

система измерений);

- Btu/hr.ft2.F — соответствует ВТи/часфут2^ (система изме­ рений США).

При вводе коэффициента теплопередачи в системе СИ следует обратить внимание, что единицы измерения выражены не в ваттах,

ав киловаттах.

Следует отметить, что в отличие от Basic задание данных в ме­ ню Geometry необходимо лишь в случае проведения проверочного расчета теплообменника, т. е. когда конструкция теплообменника и площадь теплопередачи известны. Вид окна Geometry представ­ лен на рис. 5.26:

Поле для ввода	Изменяется при
площади	многоходовом
теплопередачи	теплообменнике
Используется	Выбор движения
	потоков:
при проектном	противоток
расчете	или прямоток
по стандарту
Т. Е . М . А .

Рис. 5.26. Вид окна Geometry

1.В поле Area per Shell следует ввести величину поверхности теплопередачи и в ниспадающем меню выбрать соответствующие единицы измерения.

2.При использовании многоходового теплообменника изме­

нить параметр Tube Passes per Shell.

3. Выбрать вариант взаимного движения горячего и холодного потоков: Opposite Direction (Counter Flow) — противоток; Same Direction (Parallel Flow) — прямоток.

Модуль Exchgr-2

Вид окна после захода в модуль представлен на рис. 5.27:

Кнопка	Кнопка
для задания	для задания
параметров	размеров
вспомогательных	теплообменника

хладагентов

		Кнопка
	Кнопка	для подбора (после
		расчета)
	для задания
		теплообменника
	основных
		по стандарту
	исходных данных
		X Е. М. А.
	Рис. 5.27. Вид основного окна модуля Exchgr-2

Здесь же имеются поля, отметив которые, можно вывести непо­ средственно на экран (рядом с изображением модуля) величину те­ пловой нагрузки (Duty), размер требуемой площади теплопередачи (Area) и коэффициенттеплопередачи (Heat Transfer Coefficient (U)).

Рассмотрим необходимый объем основных исходных данных, необходимых для расчета. Для задания необходимого для расчета набора данных в меню Basic (рис. 5.28) следует:

1. Выбрать способ расчета теплообменника и ввести соответст­ вующее значение параметра и единиц измерения:

-Temperature Out Shell Side— вводится температура на выхо­ де из межтрубного пространства теплообменника;

-Duty — вводится тепловая нагрузка на теплообменник (если величина > 0 — нагрев, а если < 0 — охлаждение);

-UA Exchanger— поверочный расчет теплообменника с задан­ ным коэффициентом теплопередачи и поверхностью теплопередачи;