Клапан или вентиль (Valve)

Предназначен для расчета адиабатического сброса давления потока либо до Р конечного (Pressure Out), либо на некоторый перепад давления (Pressure Drop). Существуют 4вида.

Поток может быть однофазным или двухфазным. Количество входящих потоков не ограничено. Если потоки имеют различное давление, то поток с большим давлением адиабатически расширится до нижнего давления (функция смесителя), и только затем происходит сброс давления в модуле.

Выходных потоков может быть от 1 (для всех типов) до 3 (для Valve-1 – Valve-3 типов).

Если выходных потоков 2, то один поток – ГАЗ, а другой – ЖИДКОСТЬ.

Если выходных потоков 3, то один поток – ГАЗ, другой – ВОДА, третий - УГЛЕВОДОРОДЫ (в этом случае необходимо задавать термодинамическую функцию, роторая может считать термодинамическое равновесие в Г-Ж-Ж системе).

Используя процедуры из Keyword Input возможно произвести детальный расчет размеров сосуда (горизонтального или вертикального) для типов Valve-1 – Valve-3.

Теплообменник (Heat Exchanger или Exchgr-1 и Exchgr-2):

Для Exchgr-2 – горячий поток: 1 и 2, а холодный – 3 и 4.

Допустимые функции и типы модулей теплообменников:

• Изменение температуры одного потока

• Противоточный теплообменник

• Воздушное охлаждение потока

• Водяное охлаждение потока

• Охлаждение хладоагентами

Выбор того или иного типа теплообменника и его функций зависит от того, сколько имеется исходных данных.

Причем Exchgr-1 и Air Cooler практически одинаковые по опциям. Рассмотрим их более подробно:

Возможные спецификации процессов над потоком в теплообменнике:

• Temp Out – необходимо задать температуру потока на выходе;

• Duty – тепловая нагрузка. Q>0 – теплота к потоку добавляется (нагрев), Q<0 – теплота потока убывает (охлаждение). Доступен конструктор единиц измерения.

• UA Exchanger – расчет теплообменника при известном коэффициенте теплопередачи (Overall U) и площади теплопередачи (A).

Для этой опции в теплообменнике с одним потоком необходимо задать значение Overall U(в СИ этоkJ/s*m2*Kили КДж/сек*м²*К или КВт/м²*К), значение площади теплопедедачи:

Количество проходов по трубному пучку (1, 2, 4 или 8) – многоходовой теплообменник; и межтрубному пространству (1, 2 или 4) – количество корпусов, соединенных последовательно. (Эти опции могут быть изменены в очень широких интервалах с помощью команд).

Необходимо также задать противоположную среду: None, Water, Air; и для воды и воздуха их начальную и конечную температуру.

• Temp Approach – приближение температур, должно быть более 2-х градусов. Это абсолютная разность температур между первым выходным потоком и вторым входящим потоком (т.е. на конце теплообменника в зависимости от номеров потоков)

• Delta Temp – разность температур между входным и выходным потоками. "+" - нагрев, "-" – охлаждение.

• Temp Out Bubble Pt. – на выходе температура кипения

• Temp Out Dew Pt. – на выходе температура насыщения

Кроме этого можно задать гидравлическое сопротивление теплообменника (Pressure drop) и единицы его измерения.

При выборе теплообменника типа Exchgr-2выбор опций аналогичный. Однако гидравлическое сопротивление возможно задавать по трубному и межтрубному (Shell side) пространству.

Если необходимо рассчитать количество хладагента, т.е. поток в трубное пространство неизвестен (поток 3), то можно в опции Refrigerantуказать какой компонент из присутствующих в системе будет хладагентом и указать его температуру или давление.

В этом случае будет рассчитан расход и давление подаваемого вещества в жидком виде на входеиз расчета, чтовесь поток хладагента на выходе – испарится. Если температура не будет соответствовать требуемой, то расчет будет вестись исходя из доступных параметров.Поток хладагента подается в трубное пространство.

В модулях теплообменников возможна достаточно широкая настройка режимов и параметров с помощью команд из под Keyword Input.

После определения каких либо опций желательно нажать кнопку "Validate" для проверки: А все-ли параметры заданы ?

После проведения расчетов можно просмотреть результаты расчета теплообменника (расчетную площадь, тепловую нагрузку, среднюю движущую силу, др.), нажав кнопку "View Results".

Трубопровод (Line):

Этот модуль вычисляет перепад давления на линиях трубопроводов или системы трубопроводов. Модуль может иметь один или большее количество входных потоков и один выходной поток. Он может быть соединен с другими модулями оборудования для моделирования полнойй линии трубопровода. Поток, входящий в модуль может быть газовый, жидкий или двухфазный (учитывается даже возможность образования жидких пробок при течении двухфазного потока). Вычисления могут быть изотермические, адиабатические, или основаны на теплопередаче к окружающей среде, несколько методов вычисления которой могут быть выбраны пользователем. Один модуль может рассчитать сложную линию с подъемами, спусками и горизонтальными участками различной длины. Возможна передача параметров через модуль регулятора в компрессор или насос для компенсации перепада давления.

Basic: Можно выбрать стандантный трубопровод заданного диаметра (в дюймах) и с конкретным типом стенки: STD – стандартная, XS – усиленная (Extra Strong), XXS – дважды усиленная (Double Extra Strong). Однако можно выбрать внутренний диаметр и толщину стенки трубы самостоятельно:

Layout: В этой секции необходимо указать ориентацию трубопровода и его длину:

Линия трубопровода может быть: - горизонтальная, - вертикальная с восходящим потоком, - вертикальная с нисходящим потоком. Длина трубопровода должна исключать длину стыков и присоединений.

При выборе режима "Elevation Profile":

Возможен выбор трех режимов: - нет повышений или понижений трубопровода; - абсолютное значения подъема или спуска некоторого участка трубопровода от начала (начало – "0"), т.е. глубина его залегания; - относитеьное значение подъема или спуска трубопровода на участках (начало каждого участка – "0"). В третьем случае (относительный подъем) "+" – подъем, "-" – спуск.

Кроме профиля подъема или спуска возможно задать режим как изотермического (по умолчанию), так и для неизотермического потока.

Можно также определить коэффициент теплопередачи по длине трубы или задать необходимые параметры для рачета коэффициента теплопередачи по длине трубы.

Рассмотрим вариант задания коэффициента теплопередачи: "Specified U"

В этом случае необходимо задать температуру окружающей среды по длине магистрали, т.е. температура может быть различной по длине трубы, а также коэффициент теплопередачи по длине трубы в соответствующих единицах.

При выборе варианта расчета коэффициента теплопередачи: "Calculated U" необходимо задать температуру окружающей среды, а также, параметры трубы, теплоизоляции и параметров окружающей среды.

Температура окружающей среды задается по длине магистрали.

При открытии окна задания параметров трубы и теплоизоляции, необходимо выбрать то, что является окружающей средой: воздух, вода или почва. После выбора воздуха или воды необходимо задать теплопроводность окружающей среды и скорость ее движения по длине трубы. При выборе почвы – необходимо задать теплопроводность окружающей среды и глубину залегания трубы в земле.

В разделе материала трубы, необходимо выбрать конструкционный материал трубы, а также количество слоев теплоизоляции, ее толщину по длине трубы и теплопроводность изоляции.

Технологические операторы, расчитывающие химические превращения в системе (стехиометрический реактор, равновесный термодинамический реактор, РИС, РИВ, использование модуля пользователя)

Стехиометрический реактор (Reactor): Предназначен для расчета материального и теплового баланса одной реакции путем задания стехиометрических коэффициентов. Количество входных потоков – 1.

При вводе стехиометрических коэффициентов, реагенты имеют знак "-", а продукты с "+". Кроме того, необходимо выбрать ключевой компонент и задать степень превращения по этому компоненту либо в долях "fraction" либо в процентах "percent".

Необходимо также выбрать тип реактора:

• Адиабатический

• Изотермический

  

  
  

• Температура на выходе из реактора

  

  
  

• Реактор с обогревом или охлаждением, т.е. с дополнительной теплопередачей (адиабатический реактор с добавлением теплоты "+" или с охлаждением "-")

Следует обратить внимание: что данный тип реактора является "черным ящиком", т.е. он позволяет считать любые реакции, включая термодинамически невозможные и не уравненные по коэффициентам. Если тепловой баланс не сходится, то программа только сообщает об этом, но расчет продолжается. Единственное ограничение – если концентрация компонента =0, то далее реакция не идет.

Более точную настройку возможно сделать с помощью: "Reactor Conitions".

Здесь можно задать:

• тепловой эффект реакции (имеет приоритет над расчетным и необходима для компонентов с номером более 99)

Для расчета адиабатического реактора с компонентами, имеющими порядковый номер в базе данных Design-II более 98, необходимо ввести стандартную энтальпию образования вещества (при 298К), которая необходима для расчета теплового эффекта.

• перепад давления в реакторе

• предпологаемую температуру на выходе (не обязателен, т.к. нужен для ускорения расчетов)

Используя "Keyword Input" возможно использовать этот реактор для расчета специфических процессов как равновесный реактор. Следует учесть, что "Keyword Input" имеет приоритет выше, чем режим оконного диалога (необходимо только, чтобы все необходимые окна были заполнены).

Специфические процессы:

• "COSHIFt reaction" – паровая конверсия СО

• "METHANation reaction" – метанирование СО и СО₂ в производстве аммиака

• "SECondary REFormer" – вторичная или паровоздушная конверсия углеводородов в производстве аммиака

• "STEam REFormer" – первичный или паровой риформинг углеводородов

• "METhanol SYNthesis reaction" – синтез метанола

• "AMMonia SYNthesis reaction" – синтез аммиака

Для использования Keyword Input необходимо:

• нажать эту кнопку

• нажать кнопку Load Template для автозагрузки шаблона возможных команд для модуля

• убрать "С-*" перед опциями шаблона, которые требуется заполнить данными

Пример заполнения шаблона для реактора:

C-* Required Reactor Specification (One is required, Adiabatic is default)

C-*

ADIabatic

C-* ISOthermal

C-* TEMperature OUT (T units) =

C-*

C-* Specific Reaction Type Commands

C-*

C-* COSHIFt reaction

C-* METHANation reaction

C-* SECondary REFormer

STEam REFormer

C-* METhanol SYNthesis reaction

C-* AMMonia SYNthesis reaction

………

Таким образом, будет считаться "Адиабатический" реактор "Парового риформинга" углеводородов.

Опции других типов реакторов: равновесного, РИВ и РИС доступны из-под Design-II только путем заполнения соответствующих шаблонов. Разберем различные типы реакторов подробнее.

Изотермический реактор	Адиабатический реактор
C-* Reactor Type C-* C-* default is ISOthermal C-* ADIabatic…….	……C-* Reactor Type C-* C-*default is ISOthermal ADIabatic…….

Пример заполнения шаблона реактора (стр.39).