Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системный анализ химико-технологических процессов с использованием программы ChemCad. Учебно-методическое пособие
.pdf
окне Copy UnitOp Parameters (Копирование параметров аппарата) в
поле Copy Unit Op (Копируемый аппарат) и поле to ввести,
соответственно, номера исходного аппарата и аппарата, куда будут
копироваться данные;
− Create New Sequence Group (Создать новую группу) позволяет
выделить несколько аппаратов в отдельную группу. Имя группе
присваивается автоматически. В дальнейшем группа может быть
использована для получения сведений о включенных в группу
аппаратах, задания спецификаций этим аппарата, просмотр их
паспортов, расчета аппаратов группы;
− View/Edit Sequence Group (Просмотр/Редактирование группы)
просмотр окон с паспортами аппаратов, включенных в группу;
− Remove Sequence Group (Удалить группу) удаляет информацию об
объединении аппаратов в указанную группу, но не удаляет аппараты и
их спецификации.
Вид окна паспорта аппарата определяется типом оборудования и
используемыми параметрами оборудования, которые заложены в его
модулях расчета. Окно паспорта может содержать одну и более
вкладок, также паспорт аппарата может включать несколько
последовательно открывающихся окон. Ниже рассматриваются окна
ввода параметров для ряда основных аппаратов, используемых в
химико-технологических процессах.
.14.1. Теплообменник
3
В ChemCad представлены модули расчета теплообменников Heat
exchanger (HTXR) с одним или двумя входными потоками. При одном
входном потоке модуль служит как нагреватель или как охладитель.
Если у теплообменника два входных потока, то доступны более
сложные режимы. Рассмотрим ввод параметров для двустороннего
теплообменника.
Окно ввода параметров содержит три раздела (см. рис. 3.10).
На вкладке Specifications (Спецификации) вводятся и
отображаются основные данные, такие, как перепады давления,
температуры потоков и т.д.
Значения перепадов давления вводятся в области P
(defaults=0) (Перепад давления (по умолчанию=0)) в поля Stream ID
(Поток ID). Это положительная величина или 0.
ressure Drops:
61
Calculation Modes: (Режимы расчета:) позволяют выбрать режимы
расчета теплообменника. В списке Simulation mode (Вариант
моделирования) выбирается один из вариантов:
Рис. 3.10. Окно с паспортом теплообменника
− 0 Enter specifications (Ввод спецификаций) – расчет
теплообменника на основе заданных пользователем спецификаций;
− 1 Shell and tube simulation (Моделирование кожухотрубчатого
теплообменника) – ввод геометрических характеристик для
выполнения моделирования программой СС-ТЕРМ;
− 2
Shell and tube fouling factor rating (Моделирование
кожухотрубчатого теплообменника с учетом загрязнений)
коэффициентов загрязнения программой СС-ТЕРМ для
кожухотрубчатого теплообменника;
– расчет
62
− 4 Plate exchanger fouling factor rating (Моделирование
пластинчатого теплообменника) – расчет коэффициентов загрязнения
программой СС-ТЕРМ для пластинчатого теплообменника;
− 5 Double pipe simulation (Моделирование теплообменника типа
труба в трубе) – ввод геометрических характеристик для выполнения
моделирования программой СС-ТЕРМ;
− 6 Double pipe fouling factor rating (Моделирование
теплообменника типа труба в трубе с учетом загрязнений) – расчет
коэффициентов загрязнения программой СС-ТЕРМ для
теплообменника типа труба в трубе.
В списке Backcalc Mode (for Autocalc): (Режим обр. счета (для
автомат. расчета)) содержатся варианты для обратного счета. Они
доступны только для режима автоматического расчета A
включаемого в команде Run/Convergence (Расчет/Сходимость). По
умолчанию установлено 0 No back calculation (0 Не включен).
Последующие четыре варианта позволяют пересчитать температуру и
расход входных потоков.
Список Utility Option: (Вспом. опций) используется только для
двусторонних теплообменников и позволяет так подобрать расход
потока питания, чтобы он соответствовал требуемой (рассчитанной)
тепловой нагрузке аппарата. По умолчанию установлено 0 Utility
Option Off (0 Вспом. опция выключ.). При выборе другого варианта
необходимо задать либо выходную температуру, либо долю пара в
каждом выходном потоке.
В соответствующие поля области Enter one specification only
(Введите только один параметр) вводится значения одного из
следующих параметров:
− Temperature Stream ID (Температура потока ID) – температура
первого (второго) выходного потока. Рядом выводится ID номер этого
потока;
− Vapor fraction stream ID (Доля пара потока ID) – доля пара
первого (второго) выходного потока. Значение должно быть больше
.0e-045 и меньше или равно 1. Если задано значение 1.0e-045, то
1
рассчитывается температура кипения второго (первого) выходного
потока. Этот параметр должен быть использован для систем с одним
компонентом и систем с полной/частичной конденсацией или
испарением;
utoCalc,
63
− Subcooling stream ID (Недогрев потока ID) – температура
недогрева первого (второго) выходного потока. Задается температура
ниже точки кипения;
− Superheat stream ID (Перегрев потока ID) – температура перегрева
первого (второго) выходного потока. Задается температура выше точки
росы, положительное число.
− Heat Duty (Тепловая нагрузка) – тепловая нагрузка. Задается для
теплообменника с одним или двумя входными потоками. Для
теплообменника с двумя входными потоками это всегда положительное
число.
Соответствующие поля области D
(Значения допустимых температурных погрешностей:)
используются для задания:
− Minimum delta temperature (Минимальная температурная
погрешность) – минимальной допустимой температурной погрешности;
− Hot outlet – cold inlet и Hot inlet – cold outlet (Горячий выходной –
холодный входной и Горячий входной – холодный выходной) –
разности между температурами горячего выходного и холодного
входного потоков и температурами горячего входного и холодного
выходного потоков. Заполняются только для теплообменника с двумя
входными потоками;
− Stream ID – stream ID (Поток ID-поток ID) – разность температур
между двумя выходными потоками (задается для прямоточного
теплообменника), разности температур между входным и выходным
потоками двухстороннего теплообменника.
Опции области Heat Transfer Coeff. and Area specification:
(Значения коэффициента теплопередачи и поверхности
теплообмена:) используются для задания значений (если вводятся, то
оба):
− Heat Transfer Coeff. (U) (Коэффициент теплопередачи (U)) –
коэффициента теплопередачи;
− Area/shell (Пов/кожух) –
Вкладка Misc. Settings (Необязательные параметры (установки))
используется для задания информации по кожухам, трубам, трубному
пространству и др. параметрам. Здесь же выводятся рассчитанные
площади поверхности теплообмена.
elta temperature specifications:
64
значения: тепловой нагрузки теплообменника, среднелогарифмической
разности температур, поправочного коэффициента и др. В разделе Cost.
Estimations (Стоимость оценки) приводятся значения рассчитанных
стоимостных оценок.
3.14.2. Сепаратор
Для расчета парожидкостного равновесия в ChemCad предлагается
модуль FLASH, который представляет собой обобщенную модель
испарителя. Окно ввода параметров Multipurpose Flash (FLAS) имеет
две вкладки. На вкладке Specifications (Спецификации) (рис. 3.11)
выбирается режим работы модуля Flash Mode (Режим испарителя):
Рис. 3.11. Окно настройки модуля Flash
− 0 Use inlet T and P, calculate V/F and Heat (Использовать входные
температуру и давление, рассчитать долю пара и тепловую
нагрузку);
− 1 Specify V/F and P, calculate T and Heat (Заданы доля пара и
давление, рассчитать температуру и тепловую нагрузку);
− 2 Specify T and P, calculate V/F and Heat (Заданы температура и
давление, рассчитать долю пара и тепловую нагрузку);
− 3 Specify T and H, calculate V/F and P (Заданы температура и
тепловая нагрузка, рассчитать долю пара и давление) – если не
задана температура, то она берется из входного потока;
− 4
Specify V/F and T, calculate P and Heat (Заданы доля пара и
температура, рассчитать давление и тепловую нагрузку) – если не
задана температура, то она берется из входного потока;
65
− 5 Specify P and H, calculate V/F and T (Заданы давление и
тепловая нагрузка, рассчитать долю пара и температуру) – если не
задано давление, то оно берется из входного потока;
− 6 Specify P, isentropic flash (Задано давление, изоэнтропийное
испарение) – испарение при энтропии входного потока и заданном
давлении. Если давление не задано, оно берется из входного потока;
− 7 Specify T, isentropic flash (Задана температура, изоэнтропийное
испарение) – испарение при энтропии входного потока и заданной
температуре. Если температура не задана, она берется из входного
потока;
− 8 Specify P, water dew pt T (H20/HC) (Задано давление,
вычислить точку росы воды) – если не задано давление, то оно
берется из входного потока;
− 9
Specify T, water dew pt T (H20/HC) (Задана температура,
вычислить точку росы воды) – если не задана температура, то она
берется из входного потока;
Модуль может иметь до трех выходных потоков:
− если выходной поток один, то он имеет тот же состав и расход, что и
входной, но термодинамические характеристики зависят от режима
работы FLASH;
− если выходных потоков два, то первый – пар, второй – жидкость.
При включенной опции Immisible (Несмешиваемая) в окне команды
K-Value, свободная вода будет включена во второй поток;
− если выходных потоков три, то, при включенной опции Immisible
(Несмешиваемая) в окне команды K-Value, свободная вода будет
представлять третий поток, во втором потоке будет содержаться
небольшое количество растворенной воды, согласно модели
растворимости по API. Если выбрана опция Vapor/Liquid/Liquid/Solid
(Пар/Жидкость/Жидкость/Твердое), то первый поток – пар, второй –
легкая жидкость, третий – тяжелая жидкость.
На вкладке C
ost Estimation (Оценка стоимости) задаются
параметры, характеризующие конструктивные особенности аппарата и
позволяющие оценить его стоимость.
66
3.14.3. Клапан
Банк модулей ChemCad включает модуль Valv, который позволяет
рассчитать падение давления для входного потока и изменение его
свойств в адиабатических условиях с учетом фазовой сепарации.
В окне модуля Valv (Клапан) (рис. 3.12) опция Close valve
completely (turn valve off) (Клапан полностью закрыт (завернут))
служит для открытия/ закрытия клапана.
Рис. 3.12. Окно настройки модуля Valv
Если клапан открыт, для настройки его работы задается значение
одной спецификации:
− Outlet pressure (Выходное давление);
− Pressure drop (Перепад давления);
− Dew point temp (Температура точки росы);
− Bubble point temp (Температура точки кипения).
Модуль может иметь до двух выходных потоков. Если есть второй
выходной поток, то первый – пар, второй – жидкость.
3.14.4. Ректификация
Ректификация в ChemCad представлена набором модулей:
приближенного расчета ректификации (Shortcut Column (SHOR)),
строгого расчета ректификации и абсорбции (TOWR Distillation
C
olumn), строгого расчета ректификации и абсорбции нефтяных смесей
67
(Tower plus), расчета ректификации с химической реакцией (SCDS
Column).
Модуль TOWR Distillation Column широко используется при
моделировании технологических схем. С его помощью рассчитывается
колонна любого типа – ректификационная, абсорбционная,
абсорбционная с кубом и стриппер. Модуль имеет множество
спецификаций, что делает его чрезвычайно гибким в использовании.
Окно ввода параметров модуля TOWR имеет пять вкладок (см. рис.
3.13). Вкладка General (Общая конфигурация) содержит General
Model Parameters (Общие параметры модели).
Рис. 3.13. Окно модуля TOWR Distillation Column. Вкладка General
В списке Condenser type (Тип конденсатора) выбирается тип
конденсатора:
− 0 Total or no condenser (0 Полный или нет конденсатора)
(установлен по умолчанию);
− 1 Partial condenser (Парциальный конденсатор);
− 2 Total with water decant (Трехфазный полный конденсатор со
сливом воды);
− 3
Partial with water decant (Трехфазный парциальный
конденсатор со сливом воды).
68
Для полного конденсатора подразумевается полная конденсация потока,
отбираемого по верху колонны. Для парциального конденсатора
подразумевается частичная конденсация потока, отбираемого по верху
колонны. Если присутствует отбор дистиллята из флегмовой емкости, то
он задается как жидкий боковой продукт, отбираемый с верхней тарелки.
Если выбран 2 или 3 тип конденсатора, то используется метод
расчета константы фазового равновесия в системах с
несмешивающимися с водой компонентами.
Следующие поля используются для задания:
− Subcooled temp. (Температура переохлаждения) – значения
температуры переохлаждения (задается только для полного
конденсатора);
− T
− Cond pressure drop (Перепад давления в конденсаторе) – перепада
− Colm pressure drop (Перепад давл в колонне) – перепада давления в
− Reflux pump pout (Выходное давление флегмового насоса);
− Bottom pump pout (Выходное давление кубового насоса).
op pressure (Давление вверху) – давления в конденсаторе или
вверху колонны. Если давление не задано, то используется давление
потока питания;
давления в конденсаторе, задается как положительное число;
колонне, задается как положительное число. Давление на каждой тарелке
вычисляется линеаризацией изменения давления между верхом (без
конденсатора) и низом колонны (включая куб, если он задан);
В поле No. of stages (Число тарелок) вводится значение числа
тарелок, включая куб и конденсатор. Тарелки нумеруются сверху вниз.
Если есть конденсатор, он рассматривается как 1-я тарелка. Если есть
куб, он рассматривается как N-я тарелка. Минимальное число тарелок –
2, максимальное не ограничено.
Feed stages: (Тарелки питания:) используется для задания номеров
тарелок питания. Они вводятся сверху вниз, и их количество должно
быть равно числу потоков питания, подводимых к колонне. Боковые
нагреватели/охладители задаются как энтальпийные потоки (потоки с
энергией, но без расхода компонентов); их положение задается так же,
как и положение тарелок питания. Положительная энтальпия
соответствует нагреванию, отрицательная – охлаждению.
69
Опции области Ambient heat transfer (Теплообмен с внешней
средой) позволяют учесть потери/поступление тепла из/в оборудования:
− Heat transfer area/stage (Площадь теплообмена на тарелку)
площадь тарелки, участвующая в теплопереносе;
− Heat transfer coeff. (U) (Коэф. теплопередачи);
− Ambient temperature (Температура внешней среды).
На вкладке Specifications (Спецификации) задаются параметры (см.
рис. 3.14), используемые при расчете Heat And Material Balance
Specifications (Теплового и материального балансов).
Рис. 3.14. Окно модуля TOWR Distillation Column. Вкладка Specifications
В списке Condenser mode: (Выбор режима конденсатора:)
выбирается режим конденсатора:
− -1 No condenser spec (see tray spec) (Есть конденсатор, но не
заданы характеристики);
− 0 No codenser (Нет конденсатора);
− 1
− 2 Condenser duty, negative (Тепловая нагрузка конденсатор,
− 3
− 4 Distilate mole flowrate (Общий мольный расход дистиллята);
Reflux ratio (R/D) (Флегмовое число);
отрицательная);
Distilate temperature (Температура дистиллята);
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]