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

Для задания необходимого для расчета набора данных следует: 1. Выбрать тип расчета компрессора:

–Polytropic – расчет компрессора со сжатием газа по политропе,

–Isentropic – расчет компрессора со сжатием газа по адиабате. Если выбран политропный закон, то необходимо выбрать спо-

соб ввода политропного коэффициента (Polytropic Coefficient):

–Program Calculated – коэффициент будет рассчитываться программой (применяется при проектировании компрессора).

–Polytropic Coeff – величину коэффициента необходимо будет предварительно рассчитать или ввести из паспорта компрессора (применяется при проверочных расчетах или при использовании конкретного компрессора).

2. В ниспадающем меню выбрать вариант задания давления на выходе насоса:

–Pressure Out – непосредственно вводится давление на выходе насоса.

–Delta Pressure – изменение давлениямежду выходоми входом.

–Dew Point Temperature – давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре точки росы.

–Bubble Point Temperature – давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре начала кипения.

3. Выбрать единицы измерения:

–Pressure Out или Delta Pressure – единицы измерения дав-

ления,

–Dew Point Temperature или Bubble Point Temperature – едини-

цы измерения температуры.

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

5. При наличии ограничений по мощности привода: 5.1. Выбрать тип привода:

–Electricity – электродвигатель,

–Fuel Gas – газовая турбина,

–Steam – паровая турбина.

41

5.2. Ввести максимальную мощность привода и соответствующие единицы измерения. Следует отметить, что при выборе паровой турбины необходимо будет еще ввести энтальпию пара на входе

ивыходе.

6.Для ввода параметров расчета многоступенчатого компрессора необходимо зайти в модуль и перейти на закладку Multiple Stages

(см. рис. 5.14):

6.1.Ввести количество ступеней компрессора.

6.2.Выбрать вариант ввода межступенчатого давления:

– Equal Pressure Ratios – вводятся коэффициенты сжатия на каждой ступени,

– Specified Pressures – вводятся величины давления после каждой ступени.

6.3.Выбрать единицы измерения и, используя кнопки Insert

иDelete, ввести значения в таблицу.

Следует отметить, что значения вводятся начиная с предпослед-

ней ступени и заканчивая первой. Давление после последней ступени задается на закладке General Data как Pressure Out.

6.4. Ввести температуру газа после выхода из межступенчатого холодильника (одинаковая для всех ступеней), выбрать единицы измерения температуры.

Особенности расчета модуля аналогичны особенностям работы модуля насоса, которые рассматривались выше.

5.6.Расширитель (Expander)

ВDesign-II имеется модуль Expander, т.е. «расширитель» потока с совершением работы, изображение которого представлено на

42

Данный модуль имеет следующие особенности:

1.Expander на входе может иметь один или несколько потоков. Если потоков несколько, то при этом автоматически реализуется функция смесителя и давление всех входных потоков приравнивается минимальному входному давлению с расчетом адиабатического расширения потоков с большим давлением.

2.На выходе из Expander может быть один или два потока. Если потока два, то один из них газ, а другой – жидкость.

Для задания опций расчета необходимо зайти в модуль и перейти на закладку General Data (рис. 5.16).

Окно ввода

Выбор единиц измерения

КПД

Рис. 5.16. Задание параметров модуля Expander

Для задания необходимого для расчета набора данных следует:

1.В ниспадающем меню выбрать основную опцию задания режима работы модуля:

– Pressure Out – давление на выходе,

– Pressure Drop – перепад давления между входом и выходом.

2.В окне ввода ввести соответствующую величину и выбрать единицы измерения.

3.В ниспадающем меню выбрать способ задания КПД модуля:

– Efficiency – КПД работы модуля,

– Temperature Out – температура выходного потока.

4.В окне ввода КПД ввести соответствующую величину и выбрать единицы измерения.

43

Результаты расчета модуля, т.е. расчетную работу расширения

(Real Work или Calculated KW Usage), можно просмотреть через

View Results или вывести на экран рядом с модулем.

5.7.Клапан (Valve)

ВDesign-II имеется пять модулей Valve, изображения которых представлены на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Изображение модулей клапанов Valve

Данные модули предназначены для расчета адиабатного сброса давления однофазного или двухфазного потока до заданной величины без совершения им работы. Выбор модулей производится через

Меню: Equipment => Pressure Change.

Указанные модули имеют следующие особенности:

1.Модули Valve и Valve-4 (V-1 и V-5 на рис. 5.17) имеют один поток на входе и один на выходе, а модули Valve-1, Valve-2 и Valve-3 (V-2, V-3 и V-4 на рис. 5.17) могут иметь на входе несколько потоков. При этом автоматически реализуется функция смесителя и давление всех входных потоков приравнивается минимальному входному давлению с расчетом адиабатического расширения потоков

сбольшим давлением.

2.На выходе из модулей Valve-2, Valve-3 и Valve-4 (V-2, V-3

и V-4 на рис. 5.17) могут быть один или два потока, причем один из них будет газ, а другой – жидкость. При расчетах с углеводородами на выходе могут быть и три потока: газ, углеводороды и вода

(см. Help).

Для задания опций расчета необходимо зайти в модуль и перейти на закладку General Data (рис. 5.18).

44

Выбор единиц измерения

Окно ввода данных

Рис. 5.18. Задание параметров модуля Valve

Для задания необходимого для расчета набора данных следует:

1.В ниспадающем меню выбрать вариант задания давления на выходе клапана:

– Pressure Drop – вводится величина перепада давления на клапане,

– Pressure Out – непосредственно вводится давление на выходе клапана,

– Bubble Point Temperature – давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре начала кипения,

– Dew Point Temperature – давление на выходе будет соответствовать давлению при температуре точки росы.

2.В окно ввода ввести значение соответствующей величины и выбрать единицы измерения.

5.8.Теплообменник (Heat Exchanger)

ВDesign-II имеется несколько разновидностей модулей теплообменников, включающих универсальные теплообменники и специальные теплообменники, таких как: воздушные холодильники, теплообменники для сжижения газов, пластинчатые теплообменники и др. Каждый тип теплообменника имеет свои особенности, поэтому рассмотрим только наиболее широко используемые при расчетах ХТС универсальные теплообменники. К ним относится однопоточный

45

теплообменник (Equipment =>

Heat Exchanger => Heat Exchanger (one stream) 1), представленный на рис. 5.19, а, и двухпоточный теп-

лообменник (Equipment => Heat

Exchanger => Heat Exchanger (two stream) 1), представленный на рис. 5.19, б.

Данные модули теплообменников предназначены для расчета теплового баланса процесса теплопередачи и проведения поверочного (расчет температуры потоков на выходе для теплообменника с известной площадью теплопередачи) и проектного (расчет поверхности теплопередачи) расчета кожухотрубчатых теплообменников

иимеют следующие особенности:

1.Модуль однопоточного теплообменника предназначен для расчета процессов нагрева/охлаждения одного потока, а модуль двухпоточного теплообменника – для расчета процессов нагрева/охлаждения двух потоков, один из которых нагревается, а другой охлаждается.

2.У модуля двухпоточного теплообменника имеется понятие трубного пространства (Tube Side) и межтрубного пространства (Shell Side) и определены точки подключения потоков к трубному («загогулина») и межтрубному пространству:

Межтрубное Трубное пространство пространство

5.8.1. Модуль однопоточного теплообменника

Модуль однопоточного теплообменника предназначен для расчета теплового баланса процесса нагрева/охлаждения одного потока. На выходе из модуля может быть один или два потока, причем в данном случае один из них будет газ, а другой – жидкость. Кроме того, в модуле имеется возможность проведения расчетов со вспо-

46

могательными потоками воды или воздуха (Utility) с заданными температурами на входе в теплообменник и на выходе из него.

Для задания основных опций расчета необходимо зайти в модуль и перейти на закладку General Data (рис. 5.20).

Меню выбора типа расчета

Поле для задания параметров вспомогательных хладагентов

Поле ввода гидравлического сопротивления

Поле ввода коэф. теплопередачи

Рис. 5.20. Закладка General Data

Здесь же имеются поля, отметив которые можно вывести непосредственно на экран (рядом с изображением модуля) величину тепловой нагрузки (Duty), размер площади теплопередачи (Area) и ко-

эффициент теплопередачи (Heat Transfer Coefficient (U)).

Рассмотрим состав основных полей на закладке General Data, необходимых для задания режимов расчета модуля:

1. Производится выбор в ниспадающем меню способа расчета теплообменника и, в зависимости от выбора, в появившихся окнах ввод соответствующего значения параметра и его единиц измерения:

–Temperature Out – вводится температура на выходе теплообменника.

–Duty – вводится тепловая нагрузка на теплообменник (если величина > 0 – нагрев, а если < 0 – охлаждение).

47

–UA Exchanger – поверочный расчет теплообменника с заданным коэффициентом теплопередачи и поверхностью теплопередачи (возможно только при задании параметров вспомогательных теплоносителей Utility).

–Temperature Approach – приближение температуры (используется в том случае, если задаются параметры вспомогательных теплоносителей Utility).

–Delta Temperature – вводится разность температур между выходным потоком и входным (если величина > 0 – нагрев, а если < 0 – охлаждение).

–Temperature Out is Bubble Point – температура на выходе рав-

на температуре кипения.

–Temperature Out is Dew Point – температура на выходе равна температуре точки росы.

2. Ввод гидравлического сопротивления теплообменника и выбор соответствующих единиц измерения.

3. Ввод коэффициента теплопередачи (Overall U) в соответствующих единицах измерения:

–kJ/s/m2/K соответствует кВт/м2·К (система измерений СИ);

–kcal/hr/m2/C соответствует ккал/ч·м2·С (метрическая система измерений);

–Btu/hr/ft2/F соответствует BTU/ч·фут2·F (система измерений США);

–W/m2/K соответствует Вт/м2·К, но в версиях 15.хх работает

некорректно, поэтому использовать нельзя.

Для большинства случаев рекомендуется выбирать kJ/s/m2/K (кВт/м2·К) и обязательно обратить внимание, что единицы измерения выражены в киловаттах, т.е. 1 kJ/s/m2/K = 1000 Вт/м2·К, а коэффициент теплопередачи 35 Вт/м2·К будет равен 0,035 kJ/s/m2/K.

При выборе способа расчета UA Exchanger, т.е. поверочного способа расчета, необходимо будет ввести площадь теплопередачи

иопределить взаимный ход теплоносителей. Данные параметры вводятся на закладке Geometry (рис. 5.21):

1. В поле Area per Shell следует ввести величину поверхности теплопередачи и в ниспадающем меню выбрать соответствующие единицы измерения.

48

Рис. 5.21. Вид закладки Geometry

2.При использовании многоходового теплообменника изме-

нить параметр Tube Passes per Shell.

3.Выбрать вариант взаимного движения горячего и холодного потоков:

– Opposite Direction (Counter Flow) – противоток,

– Same Direction (Parallel Flow) – прямоток.

Закладка Shell and Tube Rating предназначена для специальных расчетов теплообменников (см. Help).

5.8.2. Модуль двухпоточного теплообменника

Модуль двухпоточного теплообменника предназначен для расчета теплового баланса процесса нагрева одного потока и охлаждения другого потока. В модуле имеется возможность проведения расчетов количества хладагента (Utility Specification) с учетом того, что также подбирается такое давление и температура, при которых хладагент подается при характеристиках точки кипения (степень сухости равна нулю), а покидает теплообменник при характеристиках точки росы (степень сухости равна единице).

Для задания основных опций расчета необходимо зайти в модуль и перейти на закладку General Data (рис. 5.22).

Здесь же имеются поля, отметив которые можно вывести непосредственно на экран (рядом с изображением модуля) величину теп-

49

ловой нагрузки (Duty), размер требуемой площади теплопередачи

(Area) и коэффициент теплопередачи (Heat Transfer Coefficient (U)).

Меню выбора типа расчета

Поля ввода гидравлического сопротивления

Поле ввода коэф. теплопередачи

Рис. 5.22. Закладка General Data

Рассмотрим состав основных полей на закладке General Data, необходимых для задания режимов расчета модуля:

1. Выбор в ниспадающем меню способа расчета теплообменника и, в зависимости от выбора, в появившихся окнах ввод соответствующего значения параметра и его единицы измерения:

–Temperature Out Shell Side – вводится температура на выходе межтрубной части теплообменника;

–Duty – вводится тепловая нагрузка на теплообменник (если величина > 0 – нагрев, а если < 0 – охлаждение).

–UA Exchanger – поверочный расчет теплообменника с заданным коэффициентом теплопередачи и поверхностью теплопередачи.

–Temperature Approach – разность температуры между горячим

ихолодным потоками на выходе теплообменника.

–Shell Side Delta Temperature – вводится разность температур между выходным потоком и входным в межтрубное пространство (если величина > 0 – нагрев, а если < 0 – охлаждение).

50