第四讲 流体输送单元的仿真设计(二)

CAPD基础第四讲SimulationDesignforFluidTransportation流体输送单元的仿真设计（二）流体输送模型的分类1.泵Pump2.压缩机Compr3.多级压缩机MCompr4.阀门Valve5.管道Pipe6.管线Pipeline在ASPENPlus中流体输送单元归属压力改变器(PressureChangers)类别，共六种模型：Valve——阀门模型阀门模型用来调节流体流经管路时的压降。Valve——连接Valve——计算类型阀门模型有三种应用方式（计算类型）1.绝热闪蒸到指定出口压力Adiabaticflashforspecifiedoutletpressure2.对指定出口压力计算阀门流量系数Calculatevalveflowcoefficientforspecifiedoutletpressure3.对指定阀门计算出口压力(核算方式)CalculateoutletpressureforspecifiedvalveValve——计算类型（2）Valve——阀门参数•阀门类型(Valvetype)：截止阀(Global)、球阀(Ball)、蝶阀(Butterfly)•厂家(Manufacturer)：Neles-Jamesbury•系列/规格(Series/Style):线性流量(linearflow)、等百分比流量(equalpercentflow)•尺寸(Size)：公称直径运用核算方式时，需输入以下参数：Valve——阀门参数（2）Valve——阀门参数（3）以及阀门开度(Opening)：Valve——计算选项•检查阻塞流动Checkforchokedflow•计算空泡系数Calculatecavitationindex•设置最小出口压力等于阻塞压力Minimumoutletpressure:Setequaltochokedoutletpressure计算阀门小开度状态时计算选项的设置很重要Valve——计算选项（2）Valve——结果查看从数据浏览器的Valve对象下选择Results查看结果Valve——示例1水的温度为30C，压强为6bar，流量为150m3/h，流经一公称通径为8英寸的截止阀。阀门的规格为V500系列的线性流量阀，阀门的开度为20%。求：阀门出口的水压强是多少？Pipe——管段模型管段模型计算等直径、等坡度的一段管道的压降和传热量。Pipe——管段模型（2）管道参数表单：Pipeparameters长度Length直径Diameter内径/管道规格表提升Elevation高度/上升角粗糙度RoughnessPipe——管段参数Pipe——管段参数（2）热参数设定表单Thermalspecification恒温Constanttemperature线性温度剖型Lineartemperatureprofile绝热（零热负荷）Adiabatic(zeroduty)热衡算PerformenergybalancePipe——热参数设定Pipe——热参数设定（2）管件参数表单Fittings连接方式：Connectiontype法兰连接/焊接Flanged/Welded，螺纹连接Screwed管件数量：Numberoffittings闸阀Gatevalves，蝶阀Butterflyvalves90度肘管Large90degreeelbows，直行三通Straighttees，旁路三通Branchedtees其余当量长度：MiscellaneousL/DPipe——管件参数Pipe——结果查看从数据浏览器的Pipe对象下选择Results查看结果Pipe——结果查看（2）计算结果还包括流体状态沿管长的分布剖形(Profiles)Pipe——示例1流量为5000kg/h，压强为7bar的饱和水蒸汽流经1084的管道。管道长20m，出口比进口高5m，粗糙度为0.05mm。管道采用法兰连接，安装有闸阀1个，90肘管2个。环境温度为20C，传热系数为20W/m2K。求：出口处蒸汽的压强、温度和含水率，以及管道的热损失各是多少？Pipeline——管线模型管线模型计算由多段管道串联组成的一条管线的压降。Pipeline——管线模型（2）在结构表单(Configuration)中输入以下参数计算方向Calculationdirection管段几何Segmentgeometry热选项Thermaloptions物性计算Propertycalculations流动基准PipelineflowbasisPipeline——管线参数1Pipeline——管线参数1（2）连接状态表单：Connectivity在弹出的管段数据(Segmentdata)对话框中逐段输入每一管段的长度、角度、直径、粗糙度，或者节点坐标(Nodecoordinates)、直径、粗糙度。Pipeline——管线参数2Pipeline—管线参数2（2）Pipeline—管线参数2（3）完成后的表单如下：Pipeline——结果查看从数据浏览器的Pipeline对象下选择Results查看结果Pipeline——结果查看(2)Pipeline的Profiles给出了每个节点处的结果Pipeline—示例1流量为100m3/h，温度为50C，压强为5bar的水流经1084的管线。管线首先向东延伸5m，再向北5m，再向东10m，再向南5m，然后升高10m，再向东5m。管内壁粗糙度为0.05mm。求：管线出口处的压强是多少？DesignSpecification——设计规定从以上示例我们了解到：ASPENPlus是根据我们输入的过程参数(如进料流股和模型参数)计算结果数据(如非进料流股和设备状态数据)。进行过程设计时，常常希望确定某个过程参数的特定值从而使某个结果数据达到给定值。对于这类应用需求，ASPENPlus提供了设计规定(DesignSpec)工具。设计规定从数据浏览器的左侧目录栏中进入。DesignSpecification——设计规定（2）设计规定是流程选项(FlowsheetingOptions)下属的对象DesignSpecification——设计规定（3）创建设计规定对象时，按以下步骤操作：1、从数据浏览器右侧的对象管理器(ObjectManager)中点击新建(New)按钮；2、在弹出对话框中为新对象指定一个辨识号(ID)；3、在定义(Define)表单中点击新建(New)按钮，创建设计规定对象所需的变量；4、在弹出对话框中输入新变量的变量名(Variablename)；5、在变量定义(VariableDefinition)对话框中的下拉式选择框中选择变量的类别(Category)、类型(Type)、流股(Stream)或模块(Block)代号，并指定具体变量(Variable)。DesignSpecification——设计规定（4）步骤1和步骤2：DesignSpecification——设计规定（5）步骤3和步骤4：DesignSpecification——设计规定（6）步骤5：DesignSpecification——设计规定（7）步骤6：在规定(Spec)表单中输入规定表达式(Spec)、目标值(Target)和计算容差(Tolerance)。DesignSpecification——设计规定（8）步骤7：在变化(Vary)表单中输入调节变量(Manupulatedvariable)的类型、名称和具体变量(variable),并指定体调节上、下限(Upper/Lowerlimits)。DesignSpecification——设计规定（9）规定变量的实现情况可以从DesignSpec对象的Results表单中查看DesignSpecification——设计规定（10）调节变量的迭代过程则从相应的收敛对象(Convergence)的SpecHistroy表单中查看Pipeline—示例2温度为50C，压强为5bar的水流经1084的管线。管线首先向东延伸5m，再向北5m，再向东10m，再向南5m，然后升高10m，再向东5m。管内壁粗糙度为0.05mm。如果管线出口处的压强为3bar，流过管线的水流量是多少？