Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Операции ХАЙСИС.pdf
Скачиваний:
806
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
15.78 Mб
Скачать

Трубы 7 - 73

согласованы с результатами по методу Фишера для многофазных систем.

7.6.4 Закладка Рабочая таблица

На этой закладке выводится информация о потоках, связанных с аппаратом.

Страница PF спецификации используется только в динамическом режиме.

7.6.5 Закладка Динамика

На закладке расположены шесть страниц:

Спецификации

Труба

Содержимое

Привод

Критическое течение

Диаграммные ленты

Если Вы работаете только в стационарном режиме, никакие параметры на этой закладке изменять не нужно.

Страница Спецификации

На этой странице можно задать динамические спецификации и параметры клапана.

Динамические спецификации

Если в поле Общее сопротивление установлен флажок, то необходимо задать величину суммарного сопротивления клапана. При такой спецификации расход потока и давление либо входного, либо выходного потоков должны быть заданы, либо рассчитаны из других операций схемы. Поток через клапан не зависит от сопротивления клапана.

Если флажок стоит в поле PF соотношение, две из следующих спецификаций должны быть заданы, либо рассчитаны из других операций схемы:

Подробнее см. Раздел

1.3.10 – Закладка Рабочая таблица.

7 - 74 Трубы

Давление входного потока

Давление выходного потока

Расход через клапан

Расход через клапан рассчитывается из уравнения клапана, на основании давлений входящего и выходящего потоков.

В динамическом расчете предпочтительным вариантом моделирования клапана является задание P-F спецификаций. Вариант задания сопротивления следует использовать в стационарных расчетах, а также в тех случаях, когда необходимо преодолеть сложности со сходимостью расчета. Спецификация фиксированного сопротивления может привести к серьезным сложностям, поскольку при уменьшении расхода до нуля сопротивление остается ненулевым.

Динамические параметры

В группе Динамические параметры выводится та же информация, что и в группе Условия – Размеры на закладке Расчет. Здесь можно изменить величину открытия клапана и его проводимость (Cv или k). Если известно только открытие клапана, нажмите кнопку Образмерить и ХАЙСИС рассчитает оставшиеся параметры.

Поставьте флажок в поле Контроль противотечения, чтобы исключить появление обратного потока через клапан.

Страница Труба

Уравнение сопротивления потока учитывает вклад трубы в общее сопротивление операции.

Содержимое трубы не учитывается в общем содержимом операции, которое задается отдельно на странице Содержимое.

Расчет операции с отключением расчета клапана не является точным для многофазных систем.

Операцию можно использовать для моделирования варианта с учетом подводящего участка трубопровода. С другой стороны, имеется возможность “отключить” клапан и использовать операцию для моделирования только участка трубопровода в динамическом режиме. Для этого нужно задать PF-спецификации.

Вэтом разделе выводятся следующие параметры:

Уравнение коэффициента трения

Трубы 7 - 75

Материал

Шероховатость

Длина

Диаметр входа

Коэффициент трения Дарси

k

Скорость

Число Рейнольдса

Уравнение коэффициента трения

В поле Уравнение коэффициента трения можно выбрать один из двух вариантов:

Assume Complete Turbulence (f is fixed)

По умолчанию используется этот вариант – наиболее быстрый и простой. В этом методе коэффициент трения рассчитывается один раз и использует вне зависимости от числа Рейнольдса (это значение некорректно для ламинарного течения).

Full-Range Churchill (covers all flow regimes)

Второй вариант рассчитывает коэффициент трения как функцию от числе Рейнольдса. Метод работает медленнее, но рассчитывает коэффициент трения для турбулентного, ламинарного и переходного режимов. Если расход через клапан низок, ХАЙСИС будет использовать нижний предел числа Рейнольдса 10.

Если материал труб задан, ХАЙСИС использует стандартную для этого материала шероховатость. Имеется также возможность задать эту величину самостоятельно. Поля Длина и Диаметр входа должны быть заданы обязательно. Эти параметры используются для определения коэффициента трения Дарси.

Коэффициент трения рассчитывается следующим образом:

1

 

3.707D

(7.56)

f friction

= 2.457

ε

 

 

 

 

Уравнение Churchill для всего диапазона:

f

 

 

8 12

+

1

1/12

 

 

=

 

 

 

 

 

(7.57)

friction

 

 

(A + B)1.5

 

Re

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fDarcy

= 8 × f friction

 

(7.58)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где fDarcy – коэффициент трения Дарси D – диаметр трубы

ε – шероховатость

Значение k рассчитывается из коэффициента трения Дарси и диаметра трубы. Это значение используется в общем уравнении клапана. Оно не зависит от скорости и давления потока через клапан.

Участок трубы рассчитывает только потери на трение. Объем содержимого трубы не учитывается. Этот параметр задается на странице Содержимое закладки Динамика.

7 - 76 Трубы

Подробнее см. Раздел

1.3.3 – Страница Содержимое.

Страница Содержимое

На этой странице содержится информация относительно свойств, состава и количества содержимого.

Все модульные операции в ХАЙСИС содержат некоторый объем среды. Объем клапана по сравнению с другими операциями мал и по умолчанию принимается равным нулю

На этой странице пользователь имеет возможность:

• Задать ненулевое значение количества содержимого

Для того, чтобы иметь возможность задать ненулевой содержимое, нужно активизировать лицензию HYSYS Fidelity.

Отключить возможность фазового перехода, который может иметь место в клапане.

Предполагается, что содержимое находится перед клапаном, а вклад трубы (если таковая имеется) учитывается после клапана.

С помощью флажка внизу окна можно включать и отключать расчет фазового равновесия потоков операции. Эта возможность может оказаться полезной, когда в схеме имеется много операций Ветвитель и пользователя не беспокоит, обновляется ли в каждый момент времени информация о потоках, связанных с Ветвителем, 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.

Трубы 7 - 77

Страница Привод

На этой странице пользователь имеет возможность . Для работы на этой странице необходимо активизировать лицензию HYSYS Fidelity.

Страница Критическое течение

На этой странице исследуется возможность критического течения пара и жидкости через клапан. На странице имеется две группы:

Критическое течение – пар

Критическое течение - жидкость

Группа Критическое течение - пар

Возможность критического течения для пара проверяется всегда. Результаты проверки приводятся в групповой рамке Статус, текущее состояние показаны черным цветом. Возможны два варианта течения:

докритическое и критическое.

Критическое (или ударное) течение пара означает, что расход пара через клапан превышает проектные пределы, при этом достигается звуковая скорость. Для газов критическое течение рассчитывается по уравнению Фишера:

f

=V

 

×1.06 ×C

 

×

ρ × P

 

59.64

× 1

P

×C

 

(7.59)

frac

g

×sin

C

2

 

 

 

 

 

1

 

 

P

 

pfac

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

где f – расход (lb/hr) Vfrac – доля пара

Cg – паровой коэффициент Фишера для клапана

С1 – критический коэффициент расхода, Cg/Cv – в диапазоне 33-38

Cpfac – отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.

ρ – плотность (lb/ft3)

P1 – давление на входе в клапан (psia)

P2 – давление на выходе из клапана (psia)

Подробнее см. Раздел

1.6.3 – Control Valve Actuator в книге Dynamic Modeling.

7 - 78 Трубы

Группа Критическое течение - жидкость

Расчет течения жидкости проводится по требованию. Чтобы включить эту возможность, поставьте флажок в поле Проводить расчет.

Также этот расчет можно включить, поставив флажок на закладке

Дополнительные в окне Интегратора:

Возможны три варианта течения жидкости:

Докритическое. Нормальные рабочие условия. Увеличение сопротивления клапана приводит к увеличению расхода. Эти условия реализуются в ограниченном интервале.

Парообразование. Давление после клапана падает ниже давления парообразования.

Кавитация. Давление после клапана поднимается выше упругости паров жидкости.

Наличие таких режимов значительно влияет на работу клапана и общие процессы. При испарении жидкости начинают образовываться пузырьки газа. Это приводит к ограничению пропускной способности клапана (жидкостной удар). В этой точке увеличение давления не влияет на расход. При наличии кавитации давление жидкости становится выше упругости пара. Это вызывает эффект “схлопывания” пузырьков, который сопровождается сильным шумом и вибрацией, которая в свою очередь может нарушить нормальную работу клапана.

Поскольку стандартное уравнение Фишера для жидкого потока не описывает поведения жидкости при ударном течении, для эффекта кавитации и испарения используется другое уравнение.

Km (коэффициент восстановления давления) описывает испарение и кавитацию в клапане. По умолчанию (в запас) коэффициенту присваивается значение 0.9. Это значение можно задать.

Трубы 7 - 79

На предыдущем рисунке приведена соответствующая диаграмма. При увеличении ∆P жидкостной поток переходит в ударный режим. Допустимое гидравлическое сопротивление указывает момент появления ударного течения жидкости.

 

Pallovable = Km (P1 rc Pv )

(7.60)

где

Km – коэффициент восстановления давления

 

 

rc – критическое отношение давлений

 

 

Pv – давление насыщенных паров жидкости

 

Значения этих параметров приводятся в таблице.

Если поток в основном паровой, выводится такое сообщение, даже в случае, когда отмечена опция

Проводить расчет.

Если поток состоит из пара и жидкости, сообщение не выводится.

Страница Диаграммные ленты

Эта страница используется для создания диаграммных лент для различных

Подробнее см. Раздел

наборов переменных.

1.3.7 –

 

Закладка/Страница

 

Диаграммные ленты.