книги / Design-II ╨┤╨╗╤П Windows. ╨Ю╨┐╨╕╤Б╨░╨╜╨╕╨╡ ╨╝╨╛╨┤╤Г╨╗╨╡╨╣ ╨╛╨▒╤А╤Г╨┤╨╛╨▓╨░╨╜╨╕╤П ╨╕ ╨┐╤А╨╕╨╝╨╡╤А╤Л ╨╕╤Е ╨╕╤Б╨┐╨╛╨╗╤М╨╖╨╛╨▓╨░╨╜╨╕╤П

5. ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ МОДУЛЕЙ

DESIGN-II for Windows

Выше был рассмотрен порядок создания задания в среде Design, в процессе выполнения которого использовались модули оборудования Design: теплообменник, смеситель и реактор. Однако для того, чтобы можно было пройти ШАГ 8 «Определение специфи­ кации всего использующегося оборудования», необходимо в доста­ точной мере знать возможности данных модулей оборудования, так как все они представляют физико-химические модели соответст­ вующих процессов и используют те или иные допущения и ограни­ чения, характерные для математических моделей. Однако в связи с большим количеством информации рассмотрим не все заложен­ ные в Design-II модули оборудования, а только те, которые наибо­ лее часто используются при решении задач.

При желании каждый пользователь в качестве дополнитель­ ной информации может ознакомиться с DESIGN-II Reference Guide (меню Help), где более подробно с примерами рассмотрены возможности всех модулей оборудования. Однако следует отме­ тить, что DESIGN-II Reference Guide написан на американском английском.

Для того чтобы изложение материала было наиболее логич­ ным, описание возможностей модулей будет начинаться со вспомо­ гательных модулей, не связанных с химическими превращениями и парожидкостным равновесием: смеситель, делитель, насос, ком­ прессор, турбина, задвижка и т. д.

СМЕСИТЕЛЬ (Mixer)

Наиболее простым и широко использующимся модулем любой ХТС является модуль смесителя. В Design-II имеются три модуля, реализующих функцию смесителя: Mixer (a), Mixer-2 (б) и Mixer-3 (в), изображения которых представлены на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Изображение модулей смесителя

Данные модули выполняют расчет теплового и материального балансов процесса смешения потоков (количество потоков определя­ ется точками присоединения: до 9 потоков для Mixer, до 5 потоков для Mixer-2 и двух— для Mixer-З) и имеет следующие ограничения:

1. Если потоки имеют различное давление, то после их смеше­ ния поток с большим давлением адиабатически расширяется до нижнего давления. Например, если 1-й поток имеет давление 10 атм, а 2-й поток имеет давление 5 атм, то давление на выходе из смесителя будет 5 атм, причем в смесителе рассчитывается процесс адиабатического расширения потока 1.

Для того чтобы избежать ошибок при расчетах, имеется возмож­ ность задать давление выходного потока, заполнив соответствующее поле и выбрав единицы измерения: outletpressure:! |wcm2 3

2.Количество выходящих потоков из смесителя — ОДИН.

3.Рекомендуется использовать смеситель для смешения двух однофазных потоков, причем суммарный поток должен быть той же фазы, что и входные. Следует отметить, что смеситель может рабо­ тать и с двухфазными потоками (сообщение Ошибка выдаваться не будет...), однако в этом случае рекомендуется все же использо­ вать не модуль Mixer, а модуль Flash. Для использования данного модуля нет необходимости задавать какие-либо дополнительные опции, кроме указанных.

ДЕЛИТЕЛЬ (Divider)

В Design-II имеются два модуля, реализующих функцию дели­ теля однофазного потока: Divider (а) и Divider (Multiply) (б)>изобра­ жения которых представлены на рис. 5.2.

Модуль Divider предназначен для деления одного входящего потока на два выходящих, a Divider (Multiply) — на 2...6 потоков.

Рис. 5.2. Изображение модулей делителя

Для использования данных модулей необходимо задать дополни­ тельные опции и определить режимы их работы. Следует отметить, что по необходимому объему задаваемых опций в процессе исполь­ зования Divider много проще, чем Divider (Multiply).

Divider

Для задания опций расчета делителя необходимо зайти в мо­

дуль делителя и нажать кнопку Basic:_____ Ва”с—_____ | — и поя­ вится окно Basic (рис. 5.3).

Для задания, необходимого для расчета набора данных, необ­ ходимо:

-в ниспадающем меню Stream (фрагмент 1) выбрать один из выходящих из делителя потоков;

-в ниспадающем меню (фрагмент 2) выбрать способ деления входящего потока: Flow Fraction— доля указанного в меню Stream

Рис. 5.4. Результаты неправильного задания исходных данных

потока от входящего (от 0 до 1) или Flow Rate — фиксированный расход указанного выходящего потока. Следует отметить, что при выборе способа деления Flow Rate изменятся единицы измерения (фрагмент 3) и появится возможность использования конструкто­ ром единиц измерения (фрагмент 4);

- в зависимости от выбранного способа деления потока в окне ввода (фрагмент 5) следует ввести требуемое значение.

Рекомендации по выбору опций

При выборе способа деления необходимо учесть, что наиболее универсальным способом деления является способ Flow Fraction, так как он присваивает соответствующему выходному потоку долю расхода от входящего потока. Таким образом, если делитель стоит в рецикле и входящий поток может изменяться, то в этом случае мо­ дуль будет надежно работать во всех режимах.

Если выбран режим Flow Rate, а величина расхода входного по­ тока будет меньше, чем заданная величина выходного потока, то модуль делителя присвоит данному выходному потоку величину расхода входного потока (рис. 5.4).

Divider (Multiple)

Для задания опций расчета делителя необходимо зайти в мо­ дуль делителя и нажать кнопку Basic: Basic... | — и поя_

вится окно Basic (рис. 5.5).

Для задания, необходимого для расчета набора данных, необ­ ходимо:

1. Ввести действительное количество выходных потоков из де лителя. После этого в окнах выходных потоков делителя и выбора

сителя и давление всех входных потоков приравнивается минимальному входному давлению с расчетом

адиабатического расширения потоков с большим давлением.

Для задания опций расчета модуля необходимо зайти в модуль и нажать кнопку_____ Ва**с- -_____ | (рис. 5.7).

Поле для ввода ванных

Поле выбора компонентов

Рис. 5.7. Изображение окна Basic модуля Components Splitter

Для задания, необходимого для расчета набора данных, необ­ ходимо:

1.В ниспадающем меню Top Stream выбрать один из выход­ ных потоков, для которого и будут задаваться опции в этом окне;

2.В ниспадающем меню Recovery to Тор выбрать способ выде­ ления компонентов:

Mol Fraction— необходимо будет ввести долю потока выбран­ ного вещества, которая будет отделена от входящего потока в ука­ занный поток (например, если для воды указана 1 (fraction), то в вы­ ходящий поток 2 отделится 100 % воды из входящего потока, а вы­ ходящий поток 3 станет безводным).

Сошр Molar Flow — необходимо будет ввести количество по­ тока выбранного вещества в мольном измерении, которое будет от­ делено от входящего потока в указанный поток.

Comp Mass Flow— необходимо будет ввести количество пото­ ка вещества в массовом измерении, которое будет отделено от вхо­ дящего потока в указанный поток.

Comp Vap Vol Flow — необходимо будет ввести количество газового потока выбранного вещества в объемном измерении, кото­ рое будет отделено от входящего потока в указанный поток.

Comp Liq Vol Flow — необходимо будет ввести количество жидкого потока выбранного вещества в объемном измерении, кото­ рое будет отделено от входящего потока в указанный поток;

3. Навести указатель «мыши» в поле выбора компонентов на компонент, значение которого нужно-ввести и нажать левую кноп­ ку (участок выделится синим полем). В поле ввода данных ввести соответствующее число.

Если есть необходимость, чтобы температура потоков на выхо­ де отличалась от входного потока, в главном окне модуля необхо­ димо нажать кнопку pmJuctuiwUM»... | (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Изображение окна Product Temperature

В данном окне, в ниспадающих меню, следует определить тем­ пературу потока, выбранного в меню Basic как Top Stream и второго выходящего потока (он здесь обозначается как Bottom). При выборе:

Top Temperature from Feed или Bottom Temperature from Feed — температуры соответствующих потоков будут равны тем­ пературе входного потока.

Top Temperature Out или Bottom Temperature O ut— появят­ ся дополнительные окна для ввода температуры соответствующих потоков на выходе.

Top Bubble Temperature или Bottom Bubble Temperature — температуры соответствующих потоков будут равны температуре кипения.

Top Dew Temperature или Bottom Dew Temperature— темпера­ туры соответствующих потоков будут равны температуре точки росы.

НАСОС (Pump)

В Design-II имеется модуль насоса Pump, рассчитывающий тре­ буемую для перекачки жидкого потока мощность двигателя насоса или максимальное давление, которое может 2 достичь насос при имеющихся ограничени­ ях по мощности двигателя. Изображение модуля насоса представлено на рис. 5.9.

Следует отметить, что модуль Pump имеет следующие особенности:

1.Насос предназначен для моделиро­

вания процесса сжатия (перекачки) жид­ ких потоков. В случае, если жидкий поток на входе имеет некоторое количество газа

(значение Vapor Fraction больше нуля), решение в модуле Pump мо­ жет быть не достигнуто, о чем будет выдано сообщение: WAR- NING-ITERATINC IN COMPRESSOR FAILED ТО CONVERGE.

2. Если доля газа во входном потоке больше 0,9, то Design-П ав томатически переключит расчет насоса на расчет компрессора.

Для задания опций расчета насоса необходимо зайти в модуль

и нажать кнопку Basic:_____ Ва*'с—_____| — и появится окно Basic (рис. 5.10).

Рис. 5.11. Изображение окна Driver модуля насоса Pump

При нажатии кнопки Driver можно будет задать параметры дви­ гателя насоса (рис. 5.11).

Для задания, необходимого для расчета набора данных, необ­ ходимо:

1.Выбрать тип используемого насоса: Volumetric — поршне­ вой или плунжерный, или Isentropic — центробежный или осевой.

2.В ниспадающем меню выбрать вариант задания давления на выходе насоса: Pressure Out — непосредственно вводится давление на выходе насоса: Dew Pt. Tem — давление на выходе будет соот­ ветствовать давлению при температуре точки росы; Bub Pt. Tem — давление на выходе будет соответствовать давлению при темпера­ туре начала кипения.

3.Выбрать единицы измерения: для Pressure Out — единицы измерения давления, а для Dew Pt. Tem или Bub P t Tem— единицы измерения температуры.

4.Если КПД насоса отличается от предлагаемого, то изменить значение Efficiency.

5.Для ввода параметров двигателя нажать кнопку Driver, где необходимо:

-выбрать тип двигателя: Electricity — электродвигатель; Fuel Gas — газовая турбина; Steam — паровая турбина;

-ввести максимальную мощность двигателя и соответствую­ щие единицы измерения.

Следует отметить, что при выборе паровой турбины необходи­ мо будет еще ввести энтальпию пара на входе и выходе.

Особенности работы модуля

Для просмотра результатов расчета следует войти в модуль и нажать кнопку у»» в- ыи... | ; после чего на экране появится окно с результатами расчета (рис. 5.12):