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

Модуль Divider предназначен для деления одного входящего потока на два выходящих, а Divider (Multiply) – на 2–6 потоков. Для использования данных модулей необходимо задать дополнительные опции и определить режимы их работы. Следует отметить, что по необходимому объему задаваемых опций в процессе использования

Divider много проще, чем Divider (Multiply).

5.2.1. Divider

Для задания опций расчета делителя необходимо зайти в модуль делителя и перейти на закладку General Data (рис. 5.3).

2

1

Окно ввода 5

3

4

Рис. 5.3. Изображение окна Basic модуля делителя Divider

Для задания необходимого для расчета набора данных:

1.В ниспадающем меню Stream 1 необходимо выбрать один из выходящих из делителя потоков, для которого будут заданы параметры деления. Параметры другого потока будут считаться по разнице.

2.В ниспадающем меню 2 выбрать способ деления входящего потока: Flow Fraction – доля указанного в меню Stream потока от входящего (от 0 до 1) Flow Rate – фиксированный расход указанного выходящего потока.

Следует отметить, что при выборе способа деления Flow Rate изменятся единицы измерения 3 и появится возможность использования конструктором единиц измерения 4.

31

3. В зависимости от выбранного способа деления потока в окне ввода 5 следует ввести требуемое значение.

Рекомендации по выбору опций. При выборе способа деления необходимо учесть, что наиболее универсальным способом деления является способ Flow Fraction, так как он присваивает соответствующему выходному потоку долю расхода от входящего потока (рис. 5.4, а). Таким образом, если делитель стоит в рецикле и входящий поток может изменяться, в этом случае модуль будет надежно работать во всех режимах.

Если выбран режим Flow Rate, а величина расхода входного потока будет меньше, чем заданная величина выходного потока, то модуль делителя присвоит данному выходному потоку величину расхода входного потока (рис. 5.4, б).

		3						3
1			2			1			2

а

б

Рис. 5.4. Результаты правильного и неправильного задания исходных данных

5.2.2. Divider (Multiple)

Для задания опций расчета делителя необходимо зайти в модуль делителя и перейти на закладку General Data (рис. 5.5).

Для задания необходимого для расчета набора данных:

1.Ввести действительное количество выходных потоков из делителя. После этого в окнах выходных потоков делителя и выбора потоков появитсясоответствующее количество потоковOutlet Stream.

2.Выбрать с помощью мыши в окне выходных потоков делителя Outlet Stream 1, в зоне согласования выходных потоков реальным также выбрать Outlet Stream 1 и далее выбрать соответствующий ему поток, например 2:Strm 2.

32

3.Аналогично произвести выбор соответствия всех остальных выходных потоков смесителя.

4.Как и в Divider, произвести выбор способа деления и для всех выходных потоков, исключая последний, ввести соответствующее значение деления потока. Величина последнего из выходящих потоков игнорируется, так как считается по разнице.

				2
		1		3
				4
							Выбор
							способа
							деления
							Количество
							выходных
							потоков
Окно ввода
Окно выходных
		Зона согласования
потоков
		выходных (Outlet)
делителя
		потоков реальным

Рис. 5.5. Изображение окна Basic модуля делителя Divider (Multiply)

Рекомендации по выбору опций соответствуют рекомендациям для модуля Divider.

5.3. Делитель по компонентам

(Component Splitter)

Кроме делителей Divider, предназначенных для разделения потока на несколько частей, в Design-II имеется модуль, реализующий функцию выделения заданного количества одного или нескольких компонентов из входящих потоков. Данная функция может быть не-

33

1

3

Рис. 5.6. Изображение модуля

Component Splitter

2

обходима в случае упрощенного моделирования на уровне материальных и тепловых балансов сложных технологических систем, включающих экстракцию, абсорбцию, ректификацию, адсорбцию и т.д. Изо-

бражение данного модуля представлено

на рис. 5.6. Выбор данного модуля производится через Меню: Equipment => Stream Operation.

Количество входящих в модуль потоков не ограничено иопределяется только точками присоединения к модулю.

Количество выходящих из модуля потоков – два. Следует учесть, что если на вход модуля подключено несколько потоков, то автоматически реализуется функция смесителя и давление всех входных потоков приравнивается минимальному входному давлению с расчетом адиабатического расширения потоков с бóльшим давлением.

Для задания опций расчета делителя необходимо зайти в модуль и перейти на закладку General Data (рис. 5.7).

	Окно выбора потока
						Выборвариантазадания
						температурыпотоков
							Выбор способа
							деления компонентов
	Поле для			Поле выбора
	ввода данных			компонентов

Рис. 5.7. Задание параметров Components Splitter

34

Для задания необходимого для расчета набора данных следует:

1.В ниспадающем меню Top Stream выбрать один из выходных потоков, для которого и будут задаваться опции в этом окне.

2.В ниспадающем меню Recovery to Top выбрать способ выделения компонентов:

– Mol Fraction – необходимо будет ввести долю потока выбранного вещества, которая будет отделена от входящего потока

вуказанный поток (например, если для воды указана 1 (fraction), то в выходящий поток 2 отделится 100 % количества воды из вхо-

дящего потока, а выходящий поток 3 станет безводным) (см. рис. 5.7).

–Comp Molar Flow – необходимо будет ввести количество потока выбранного вещества в мольном измерении, которое будет отделено от входящего потока в указанный поток.

–Comp Mass Flow – необходимо будет ввести количество потока вещества в массовом измерении, которое будет отделено от входящего потока в указанный поток.

–Comp Vap Vol Flow – необходимо будет ввести количество газового потока выбранного вещества в объемном измерении, которое будет отделено от входящего потока в указанный поток.

–Comp Liq Vol Flow – необходимо будет ввести количество жидкого потока выбранного вещества в объемном измерении, которое будет отделено от входящего потока в указанный поток.

3.Навести указатель мыши в поле выбора компонентов на компонент, значение которого нужно ввести, и нажать левую кнопку (участок выделится синим полем). В поле ввода данных ввести соответствующее число.

4.Если есть необходимость, чтобы температура потоков на выходе отличалась от входного потока, то необходимо открыть ниспа-

дающее меню Top или Bottom в поле Product Temperature и выбрать соответствующую опцию:

–Top Temperature from Feed или Bottom Temperature from Feed – температуры соответствующих потоков будут равны температуре входного потока.

35

–Top Temperature Out или Bottom Temperature Out – появятся дополнительные окна для ввода температуры соответствующих потоков на выходе.

–Top Bubble Temperature или Bottom Bubble Temperature –

температуры соответствующих потоков будут равны температуре кипения.

–Top Dew Temperature или Bottom Dew Temperature – темпе-

ратуры соответствующих потоков будут равны температуре точки росы.

5.4.Насос (Pump)

ВDesign-II имеется модуль насоса Pump, работающий в проектном и поверочном режимах:

–проектный – расчет требуемой для перекачки жидкого потока мощности двигателя насоса;

–поверочный – расчет максимального давления, которое может достичьнасос при имеющихсяограниченияхпо мощностидвигателя.

			Изображение модуля насоса
			представлено на рис. 5.8. Выбор
1
		2
			данных модулей производится че-
			рез Меню: Equipment => Pressure
			Change.
Рис. 5.8. Изображение			Для задания опций расчета не-
	модуля насоса		обходимо зайти в модуль и перейти
			на закладку General Data (рис. 5.9).

Для задания необходимого для расчета набора данных необходимо:

1. Выбрать тип используемого насоса:

–Volumetric – поршневой или плунжерный,

–Isentropic – центробежный или осевой,

–Temperature Out – температура на выходе.

2. В ниспадающем меню выбрать вариант задания давления на выходе насоса:

– Pressure Out – непосредственно вводится давление на выходе насоса,

36

–Delta Pressure – изменение давления между выходом и входом,

–Dew Point Temperature – давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре точки росы,

–Bubble Point Temperature – давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре начала кипения.

3. Выбрать единицы измерения:

–Pressure Out и Delta Pressure – единицы измерения давления,

–Dew Point Temperature или Bubble Point Temperature – еди-

ницы измерения температуры.

4. Ввести значение в соответствующее окно.

5. Если КПД насоса отличается от предлагаемого, то изменить значение Efficiency.

6. При наличии ограничений по мощности привода: 6.1. Выбрать тип привода:

–Electricity – электродвигатель,

–Fuel Gas – газовая турбина,

–Steam – паровая турбина.

6.2. Ввести максимальную мощность привода и ее единицы измерения.

Выбор типа насоса: Volumetric – поршневой или плунжерный

Isentropic – центробежный Temp. Out – температура на выходе

Окно ввода			Ограничение
вых. давления			мощности
			привода

			Выбор единиц
	Значение
			измерения
	КПД насоса

Рис. 5.9. Задание параметров модуля насоса Pump

Следует отметить, что при выборе паровой турбины необходимо будет еще ввести энтальпию пара на входе и выходе.

37

При выполнении поверочного расчета при известном лимите мощности двигателя необходимо будет задать давление на выходе заведомо больше планируемого.

Особенности работы модуля. Для просмотра результатов рас-

чета следует войти в модуль и нажать кнопку или навести указатель мыши на модуль, после чего на экране появится окно с результатами расчета (рис. 5.10).

– давление на выходе

– тип двигателя

– КПД насоса

– требуемая мощность двигателя, кВт

Рис. 5.10. Окно результатов расчета модуля Pump

Если в качестве двигателя выбрана газовая или паровая турбина, тогда в данном окне можно увидеть расход рабочего тела, например, для газовой турбины расход топливного газа: FUEL M3V(NTP)/H 1.671 (м3/ч при нормальных условиях).

Для вывода требуемой мощности двигателя на рабочий лист рядом с образом модуля необходимо отметить соответствующий пункт в основном меню модуля (рис. 5.11)

1

2

Рис. 5.11. Активация вывода потребной мощности двигателя на экран (две цифры после запятой)

38

Следует отметить, что насос является модулем, ошибки расчета которого не становятся критическими для расчета всей ХТС, однако пользоваться результатами такого расчета нельзя, так как они могут быть весьма далеки от реальности (рис. 5.12).

	Давление		Сообщение,
	на выходе!
		2	что расчет

произведен удачно!!!

1

	Потребная	Предупреждение,
	мощность двигателя
	менее 1 кВт	что расчет насоса
		не сошелся

Рис. 5.12. Результаты некорректно произведенного расчета

5.5.Компрессор (Compressor)

ВDesign-II имеются модули компрессора: Compressor и Compressor 2, рассчитывающие требуемую для перекачки газового потока мощность двигателя или максимальное давление, которое может достичь компрессор при имеющихся ограничениях по мощности двигателя. Выбор данных модулей производится через меню:

Equipment => Pressure Change.

Ниже рассматривается порядок использования наиболее часто ис-

пользующегося модуля компрессора, изображение которого представлено на рис. 5.13.

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

1 2

Рис. 5.13. Изображение модуля компрессора (Compressor)

39

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

ждение не является критичным для расчета ХТС.

2.Если доля газа во входном потоке меньше 0,9 то Design-II автоматически 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 большим давлением.

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

Для задания опций расчета необходимо зайти в модуль и перейти на закладку General Data. Следует отметить, что набор необходимых данных практически аналогичен насосу Pump, поэтому рассматриваться не будет. Основное отличие модулей заключается в том, что модуль Compressor может иметь несколько ступеней. Для задания опций расчета необходимо зайти в модуль и перейти на за-

кладку Multiple Stages (рис. 5.14).

	Количество ступеней				Выбор единиц
	компрессора				измерения
	Окно ввода данных
				Выбор варианта
	Температура газа
				задания ступеней
	после межступенчатого
					компрессора
	холодильника

Рис. 5.14. Изображение окна Multiple Stages модуля компрессора Compressor

40