Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Операции ХАЙСИС.pdf
Скачиваний:
583
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
15.78 Mб
Скачать

7 - 8 Трубы

пользователя не беспокоит, обновляется ли в каждый момент времени информация о потоках, связанных со Смесителем, 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.

 

Страница Диаграммные ленты

Подробнее см. Раздел

Эта страница используется для создания диаграммных лент для различных

1.3.7 –

наборов переменных.

Закладка/Страница

 

Диаграммные ленты.

 

 

7.3 Трубопровод

Операция Трубопровод используется для моделирования различных систем трубопроводов, от однофазного или многофазного заводского трубопровода с расчетом теплопередачи в окружающую среду, до магистральных трубопроводов большой производительности. Имеются следующие методы расчета гидравлического сопротивления трубопроводов:

Aziz, Gover and Fogarasi

Baxendel and Thomas

Beggs and Brill

Duns and Ros

Gregory Aziz Mandhane

Hagedorn and Brown

HTFS, Liquid Slip

HTFS, Homogeneous Flow

OLGAS2000_2P

OLGAS2000_3P

Orkiszewski

Poettmann and Carpenter

Tacite Hydrodynamic Module

Tulsa 99

Сбазовой версией поставляются все методики за исключением

OLGAS2000_2P, OLGAS2000_3P и Tulsa 99.

Метод OLGAS реализован в программе другой фирмы, которую можно приобрести у Hyprotech или SCANDPOWER.

Трубы 7 - 9

В ХАЙСИС имеется четыре уровня детализации расчетов теплопередачи с окружающей средой, что позволяет проводить как весьма детальные, так и оценочные расчеты.

Режимы вычислений

При расчете операции предлагается четыре режима вычислений:

Диаметр

Гидравлическое сопротивление

Расход

Длина

Нужный режим выбирается автоматически в зависимости от поступившей информации. Для того, чтобы решить ту или иную задачу, связанную с трубопроводом, необходимо ввести полную информацию, как о потоке, так и о теплообмене.

Обратите внимание, что во время этих вычислений ХАЙСИС не проверяет достижение скорости звука.

Независимо от того, какой метод используется, необходимо указать количество участков, на которые будет разбит участок трубы. Вычисления осуществляются на каждом участке; например, при определении перепада давления на каждом участке выполняется массовый и энергетический балансы, и давление выходного потока на этом участке используется в качестве входного давления на следующий участок. Аналогичным образом процесс продолжается на протяжении всей трубы до тех пор, пока не будет рассчитано давление выходного потока.

Операция Трубопровод может проводить вычисления как по направлению потока, так и против него. Процедура решения обычно начинается с того конца трубопровода, где известна температура (обычно температура не задается сразу на обоих концах трубопровода). Затем ХАЙСИС начинает пошаговые вычисления в трубопроводе, используя либо известное давление, либо рассчитывая начальное значение. Если начальной точкой является выход трубопровода, то ХАЙСИС начинает пошаговый расчет против направления потока. На другом конце трубопровода ХАЙСИС сравнивает вычисленное решение с известной информацией и спецификациями и, если это необходимо, повторяет процедуру заново, с новыми начальными приближениями.

Далее описаны некоторые отличительные черты каждого метода вычислений.

Перепад давления (Pressure Drop)

Предполагается, что с операцией Трубопровод связаны потоки питания, продукта и энергетический поток. Должна быть задана следующая информация:

Расход

Длина трубопровода, диаметр и изменение высоты

Информация о теплопередаче

Температура по меньшей мере одного соединенного потока и давление одного потока

Существует два различных метода расчета падения давления.

7 - 10 Трубы

Метод 1

Если вы указываете температуру и давление на одном и том же конце трубопровода, тогда массовый и энергетический балансы рассчитываются последовательно для каждого участка пока температура и давление потока на противоположном конце трубопровода не будут рассчитаны.

Перепад Р Метод 1

1В том конце трубопровода, где заданы температура и давление, рассчитываются выходные температура и давление на первом участке.

2Перейдите ко второму участку, используя выходные условия предыдущего участка в качестве новых входных условий.

3Продолжайте данный процесс на всем протяжении трубопровода до тех пор, пока не будут определены выходные давление и температура.

Перепад Р Метод 2

Если вы указываете температуру для одного потока, а давление для другого потока, то расчет производится методом последовательных приближений.

Сначала оценивается давление потока с известной температурой.

Затем давление и температура потока на противоположном конце трубопровода вычисляются с помощью энергетического и материального балансов отдельных участков, как и в первом методе.

Если вычисленное давление и заданное пользователем давление не совпадают (с требуемой точностью), задается новая оценка давления и заново производится расчет энергетического и массового балансов участков. Это продолжается до тех пор, пока абсолютная ошибка между вычисленным давлением и указанным пользователем давлением не будет меньше определенного допустимого значения.

Вычисленное гидравлическое сопротивление учитывает сопротивление трения и гидростатические эффекты.

1Задайте оценку давления потоку, которому задана температура.

2В том конце, где оценено давление, проведите расчет для температуры и давления выхода первого сегмента.

3Переход к следующему сегменту, используя исходные условия предыдущего сегмента в качестве новых входных условий.

4Процесс продолжается на всем протяжении трубопровода до тех пор, пока не будут определены выходные давление и температура.

5Если вычисленное выходное давление не равно заданному давлению, производится переоценка длины (возврат к п.1).

Длина

Предполагается, что потоки питания, продукт и энергетический поток присоединены к операции Трубопровод. Требуется следующая информация:

Расход

Информация о теплопередаче

Диаметр трубы

Входное и выходное давления (или давление одного потока и гидравлическое сопротивление)

Температура одного потока

Начальная оценка длины

Трубы 7 - 11

В каждом сегменте оценка длины и известные параметры потока используются для расчета температуры и давления потока. Если вычисленное давление не равно действительному значению давления (с заданной точностью), производится переоценка длины и продолжается процесс вычисления.

Хорошее начальное приближение может в значительной мере сократить время, требуемое для расчета.

Операция Трубопровод также определит длину, если вы укажете давление, две температуры и нагрузку.

Вычисления Длины

1Задайте оценку длины. В конце трубопровода, где известна температура, определяются выходные температура и давление в первом сегменте.

2Переход к следующему сегменту, используя исходные условия предыдущего сегмента в качестве новых входных условий.

3Процесс продолжается на всем протяжении трубопровода до тех пор, пока не будут определены выходные давление и температура.

4Если вычисленное выходное давление не равно заданному давлению, производится переоценка длины (возврат к п.1).

Диаметр

Информация, необходимая для расчета в этом режиме – та же, что и в режиме Расчет длины за исключением того, что вместо диаметра задается длина. Начальную оценку диаметра можно задать на странице

Вычислительные параметры закладки Данные.

Методы расчета Длина и Диаметр используются только для трубопроводов, состоящих из одного сегмента.

Расход

Предполагается, что к операции Трубопровод присоединены потоки питания, продукт и энергетический поток. Требуется следующая информация:

Длина и диаметр трубы

Информация о теплопередаче

Входное и выходное давления (или давление одного из потоков и гидравлическое сопротивление)

Температура одного потока

Начальная оценка расхода

Используя оценку расхода и условия известного потока (на одном из концов трубопровода с известной температурой), ХАЙСИС вычислит давление на другом конце трубопровода. Если вычисленное давление не равно заданному давлению (в пределах указанной пользователем точности) производится переоценка расхода и продолжается процесс вычисления.

Хорошее начальное приближение может в значительной мере сократить время вычислений.

7 - 12 Трубы

Вычисление расхода:

1Задается оценка расхода. В конце трубопровода, где известна температура, определите выходные температуру и давление в первом сегменте.

2Рассчитывается следующий сегмент, используя выходные условия предыдущего сегмента в качестве новых входных условий.

3Расчет продолжается для всех сегментов трубопровода до тех пор, пока не будут определены выходные давление и температура.

4Если рассчитанное выходное давление не равно действительному давлению, производится переоценка расхода. (Возврат к п. 1).

Материальный и энергетический баланс участков

Общий алгоритм состоит из трех вложенных циклов. Внешний итерационный цикл проводится по участкам в режимах Давление, Длина или Расход, средний цикл определяет температуру и внутренний цикл определяет давление. Средний и внутренний цикл применяют метод секущих для ускорения сходимости. Расчет давления и температуры происходит следующим образом:

1Входные температура и давление передаются в подпрограмму материального/энергетического баланса.

2Используя внутренние оценки градиентов температуры и давления, вычисляются выходные температура и давление.

3Исходя из входных параметров и оценок выходных параметров, вычисляются средние свойства жидкости.

4Данные свойства, вместе с входным давлением передаются в алгоритм расчета градиента давления (Беггс и Брилл, Грегори-Азиз- Мэндхейн, или OLGAS)

5С известным градиентом давления вычисляется выходное давление.

6Сравниваются вычисленное давление и оценка давление. Если разница превышает допустимое значение (0.01%), задается новое приближение выходного давления, и повторяются пункты 3 и 6.

7После того, как внутренний цикл расчета давления сошелся, вычисляется выходная температура.

Если задан коэффициент теплопередачи с окружающей средой U и температура окружающей среды, то температура вычисляется при помощи следующих уравнений:

 

Q = UADTlm

(7.10)

 

Q = Qin – Qout

(7.11)

где

Q = количество переданного тепла

 

 

U = общий коэффициент теплопередачи

 

 

А = внешняя поверхность теплопередачи

 

DTLM = средняя логарифмическая разность температур

Qin = теплосодержание входного потока

Qout = теплосодержание выходного потока

Если известны входная и выходная температуры трубопровода, то выходная температура каждого сегмента вычисляется линейной интерполяцией. После этого рассчитывается тепловой баланс с учетом тепловых потерь.