3. Оптимизация поиска переменных с неявной зависимостью

Пусть требуется получить выход аммиака, равный 1500 кг/час при неизвестном расходе потока питания №1. Данную задачу с приемлемой точностью можно решить, подбирая расход потока питания №1 таким образом, чтобы расход потока №11 стал равным 1500 кг/час. После изменения потока №1 схема запускается на расчет, и получается расход потока №11. Если расход аммиака не удовлетворяет требуемому значению, то процедура поиска повторяется.

С помощью модуля «CONT» (контроллер) данную задачу можно решить значительно проще. В этом случае контроллер вставляется в схему под №16 в разрыв потока №11 – см. Рис. 58. Настроечные параметры контроллера приведены на Рис.105. В данном случае контроллер должен находиться в режиме обратной передачи сигнала (Feed-backward).

Рис. 61. Модуль «CONT» в режиме Feed-forward

Рис. 62. Модуль «CONT» в режиме Feed-backward

4. Задание

1. Изменить технологическую схему, добавив в нее контроллер 16 (см. Рис. 58).

2. Выполнить расчет схемы с обновленными исходными данными.

3. Перевести контроллер 16 в режим «Feed-backward». Выполнить расчет схемы и проанализировать параметры входного потока 1.

4. Сохранить проект.

6. Вопросы для самопроверки Расчет размеров оборудования

Для выполнения проектного и/или поверочного расчетов технологического оборудования используются команды меню Sizing (Размер), доступные в режиме Mode: Simulation.

1. Тарелочные колонны

Чтобы выполнить расчет колонны с клапанными, ситчатыми и колпачковыми тарелками, используется команда Sizing/Trays (Задание размеров/Тарелки). После выбора на схеме колонны, для которой будет сделан расчет, в окне Tray Sizing (Задание размеров тарелки) надо указать тип тарелок в колонне: Valve Tray (Клапанная тарелка), Sieve Tray (Ситчатая тарелка) или Bubble Cap Tray (Колпачковая тарелка). В поле Number of sections (Количество секций) задается количество секций. Обычно переход к новой секции означает изменение диаметра колонны. После выбора типа тарелки на экран выводится окно ввода характеристик для выбранного типа тарелок.

Valve Tray. В окне Valve Tray (Клапанная тарелка) представлены следую­щие параметры клапанных тарелок:

Starting Stage/Ending Stage (Начальная тарелка/Конечная тарелка) -верхняя и нижняя тарелки текущей секции колонны. Таким образом иден-шфицируются секции для колонн, состоящих из нескольких секций иимеющих свою спецификацию. Все остальные поля ввода относятся к опи­санию именно этой секции. Если указано, что секций в колонне несколько, то окна ввода будут выдаваться до тех пор, пока не будет описана вся колонна;

Tray diameter (Диаметр тарелки) – диаметр колонны в данной секции в указанных единицах. Используется для поверочного расчета. Если это значение не вводится, оно будет рассчитано программой автоматически;

Tray spacing (Расстояние между тарелками) – расстояние между тарелками. Используется в расчете фактора пропускной способности пара, который является частью проектного и поверочного расчета тарелок. По умолчанию принято значение равное 24 дюймам;

No. of passes (Число потоков) – количество потоков на тарелке. Клапанные тарелки могут иметь от 1 до 5 потоков. По умолчанию принят 1;

Hole A/Act А (Пл. отв./Акт. пл.) – отношение площади отверстий и активной площади. Эта переменная определяет балластные тарелки. По умолчанию принято значение равное 0.19;

Weir Height (Высота перетока) – высота перетока в указанных размерностях. Она влияет на общее количество жидкости на тарелке и, следовательно, на перепад давления на тарелке. По умолчанию принято значение равное 2 дюймам;

System factor (Системный фактор) – системный фактор, позволяющий учесть возможности пенообразования на тарелке. Используется в расчете проектной скорости в сливном патрубке и фактора пропускной способности по пару. Значения системного фактора в зависимости от используемой среды представлены в Приложении 5;

- Flood percent (Процент захлебывания) – процент захлебывания* для данной секции колонны. По умолчанию процент захлебывания принят равным 80%.

Выбор типа и материала клапана производится из списков Valve type (Тип клапана) и Valve material (Материал клапана). Тип клапана определяет ко­эффициенты перепада давления сухой тарелки и, соответственно, общее паде­ние давления на тарелке. По умолчанию принят тип клапана V4 - клапанная тарелка Glitsch (Глича).

Плотность материала клапана дает возможность определить степень раскры­тия данного клапана в рассматриваемых условиях. Это позволяет рассчитать перепад давления на сухой тарелке и, соответственно, общий перепад давления. По умолчанию установлена углеродистая сталь.

Задание толщины настила и клапана выполняется в полях Deck thickness (Толщина настила) и Valve thickness (Толщина клапана). Толщины клапана и настила влияют на перепад давления на тарелке. По умолчанию их значения соответственно равны 14 и 12.

Поля в Efficiency for Fractionator (Эффективность для ректификации) используются для задания позиции ключевого Light key (Легкого) и Heavy key (Тяжелого) компонента смеси. Программа вычислит общую эффективность колонны.

Для абсорбционной колонны в полях Efficiency for Absorbers (Эффективность для абсорбции) задается позиция растворенного вещества. Программа вычислит общую эффективность колонны.

Для сливного патрубка в области Downcomer (Сливной патрубок) задают­ся следующие характеристики:

- Clearance (Зазор) – зазор сливного патрубка, равный расстоянию между основанием тарелки и краем днища патрубка. Он определяет местоположение патрубков и, следовательно, длину пути потока. По умолчанию принято значение равное 3 дюймам.

- Optional flow area (Рассчитанная площадь сливного патрубка). Следующие поля используются для задрчия размеров ширины сливных патрубков, в зависимости от количества ходов в тарелке. Ширина сливного патрубка определяет местоположение патрубков и, следовательно, длину пути потока. Может быть задано, до четырех размеров ширины сливных патрубков: Side width (Бокового патрубка), Center width (Центрального), Off center width (Смещенного от центра), Off side width (Смещенного от края).

Захлебывание - это состояние, при котором перепад давления на тарелке достаточен для образования динамического напора жидкости, равного сумме расстояния между та­релками и высоты порога жидкости. В этой точке происходит запор жидкости в сливном патрубке, и уровень жидкости на тарелке начинает превосходить высоту порога. Когда это случается, колонна заполняется пенистой жидкостью и становится неработоспособной.

Опции области Thickness specifications (Характеристики настила) используются для задания характеристик настила: Design pressure (Проектное давле­ние), Joint efficiency (Общая эффективность), Allowable stress (Допустимое напряжение), Corrosion allow (Допуск на коррозию).

Sieve Tray. В окне Sieve Tray (Ситчатая тарелка) представлены параметры для ситчатых тарелок. Они в основном совпадают с вышеперечисленными па­раметрами для клапанных тарелок, поэтому ниже приводятся только те пара­метры, которые не описаны ранее.

В поле Hole diameter (Диаметр отверстия) задается диаметр отверстий ситчатой тарелки. По умолчанию принято значение равное 0.25 дюйма.

В списке Hole pattern (Тип отверстия) выбирается тип отверстий: Triangular pitch (Треугольные) или Square pitch (Квадратные).

В полях Hole pitch (Шаг сетки) и Tray thickness (Толщина тарелки) задаются соответственно значения расстояния между центрами отверстий тарелки (по умолчанию 0.625 дюйма) и толщины тарелки (по умолчанию 0.078 дюйма).

Опция Splash Baffle (Брызгоотбойник) используется для указания наличия или отсутствия у тарелки брызгоотбойника.

Bubble Cap Tray. Параметры колпачковых тарелок представлены в окне Bubble Cap Tray (Колпачковая тарелка). Они в основном совпадают с выше­перечисленными параметрами клапанных тарелок за рядом некоторых парамет­ров, которые рассмотрены ниже.

Поле Downcmr A/Tot А (Площадь сливного патрубка/общая площадь) – это отношение площади всех отверстий и общей активной площади тарелки. По умолчанию оно принято равным 0.12. Эта переменная определяет балластные тарелки.

Поле Cap A/Tot А (Пл. колп./Общ. пл.) используется для задания отноше­ния площади колпачков и общей площади. По умолчанию оно принято равным 0.70.

В списке Splash type (Тип брызг) указывается No Splash Baffle (Без брыз­гоотбойника) и With Splash Baffle (С брызгоотбойником).

В поле Cap O.D. (Внешн. диам. колп.) вводится значение внешнего диаметра колпачка. По умолчанию 4.093 дюйма.

В списке Cap pattern (Тип колпачка) выбирается тип расположения кол­пачков: Triangular (Треугольник) или Square (Квадрат).

В поле Cap pith (Шаг колпачков) задается расстояние между колпачками. По умолчанию оно принято равным 5.0 дюймам.

Поле No. of slots (Число прорезей) используется для задания количества прорезей в колпачке. По умолчанию – 26.

В соответствующие поля в Slot Dimensions (Размеры прорези) вводятся ширина прорези:

- Bottom width (Ширина внизу) – ширина прорези в нижней части (по умолчанию 0.323 дюйма);

Top width (Ширина вверху) – ширина прорези в верхней части (по умолчанию 0.167 дюйма);

Slot height (Высота прорези) – высота прорези (по умолчанию 1.25 дюйма);

Skirt height (Высота зазора) – высота зазора (по умолчанию 1 дюйм);

Static seal (Статический затвор) – величина статического затвора (по умолчанию 0.500 дюйма).

Количество и размеры прорезей влияют на размер площади, которую занимает пар при движении через колпачки, и, соответственно, на скорость пара и перепад давления.