流体输送单元模拟

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 流体输送单元模拟,作者：王丁丁 孙兰义,目录,5.1,概述,5.2,泵,Pump,5.3,压缩机,Compr,5.4,多级压缩机,Mcompr,5.5,阀门,Valve,5.6,管段,Pipe,5.7,管线系统,Pipeline,5.1 概述,Aspen Plus,提供,6,种流体输送单元模块（,Pressure Changers,）,5.2,泵,Pump,Pump,模块用于模拟两种设备,泵（,Pump,）,泵是把机械能转换成液体的能量，用来给液体增压和输送液体的流体机械。,水轮机（,Turbine,）,水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。,5.2,泵,Pump,连接,泵,Pump,连接示意图,输入参数,输出结果,出口压力（,Discharge pressure,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,压力增量（,Pressure increase,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,压力比率（,Pressure ratio,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,指定功率（,Power required,）,出口压力（,Discharge pressure,）,特性曲线（,Use performance curve to determine discharge conditions,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,5.2,泵,Pump,模块参数（,1,）,泵,Pump,模块有,5,种计算形式,出口压力、泵的水力学效率和驱动机效率,常用参数指定：,5.2,泵,Pump,模块参数（,2,）,指定模型,指定参数,指定效率,特性曲线有三种输入方式：,5.2,泵,Pump,特性曲线（,1,）,列表数据,Tabular Data,多项式,Polynomials,用户子程序,User Subroutines,操作转速下的单根曲线,Single curve at operating speed,；,参考转速下的单根曲线,Single curve at reference speed,；,不同转速下的多条曲线,Multiple curves at different speeds.,特性曲线的数目，有三个选项：,5.2,泵,Pump,特性曲线（,2,）,选择曲线形式,设定特性曲线变量,选择曲线数目,在,Curve Data,页面中输入特性曲线数据：,5.2,泵,Pump,特性曲线（,3,）,特性曲线变量的单位,Units of curve variables,每根曲线特性数据表,如,Head vs.flow tables,每根曲线的对应转速,Curve speeds,5.2,泵,Pump,特性曲线（,4,）,曲线变量单位,曲线对应转速,输入流量,扬程数据,5.2,泵,Pump,特性曲线（,5,）,在,Efficiencies,页面中输入效率数据：,输入流量,效率数据,当泵的操作转速与特性曲线的转速不同时，还要输入操作转速数据：,5.2,泵,Pump,特性曲线（,6,）,规定操作转速,5.2,泵,Pump,特性曲线（,7,）,用多项式表示特性曲线：,输入多项式系数,5.2,泵,PumpNPSHR,（,1,）,汽蚀余量,又叫净正吸头,NPSH,，是表示汽蚀性能的主要参数。,其中：,Hs,为允许吸上真空度,设计泵的安装位置时，应核算“必需汽蚀余量”,NPSHR,Net Positive Suction Head Required,在,NPSHR,页面输入,NPSHR,数据,5.2,泵,PumpNPSHR,（,2,）,5.2,泵,PumpNPSHR,（,3,）,根据安装和流动情况可以算出泵进口处的“有效汽蚀余量”,NPSHA,Net Positive Suction Head Available,在实际使用条件下，选择的泵应该满足：,5.2,泵,Pump,结果查看,结果查看,从数据浏览器的,Pump,对象下选择,Results|Summary,，查看结果，结果中显示流体功率、轴功率、电功率等参数。,组分,缩写式,流率，,kmol/hr,甲烷,C1,0.05,乙烷,C2,0.45,丙烷,C3,4.55,正丁烷,NC4,8.60,异丁烷,IC4,9.00,1,3-丁二烯,DC4,9.00,5.2,泵,Pump,例题,1,一泵将压力为,170kPa,的物流加压到,690kPa,，进料的温度为,-10,，摩尔流率及组成如下表所示。泵的效率为,80%,，电动机的效率为,100%,。计算泵提供给流体的功率、泵所需要的轴功率以及电动机消耗的电功率各是多少？物性方法采用,PENG-ROB,。,5.2,泵,Pump,例题,2,流率，,m,3,/hr,20,10,5,3,扬程，,m,40,250,300,400,一泵输送流率为,100kmol/hr,的苯，苯的压力为,100kPa,，温度为,40,。泵的效率是,60%,，电动机的效率是,90%,，特性曲线数据如下表所示。计算泵的出口压力、提供给流体的功率及泵所需要的轴功率各是多少？物性方法采用,RK-SOAVE,。,5.3,压缩机,Compr,Compr,模型用于模拟四种单元设备,多变离心压缩机,Polytropic Centrifugal Compressor,多变正排量压缩机,Polytropic Positive Displacement Compressor,等熵压缩机,Isentropic Compressor,等熵汽轮机,Isentropic Turbine,5.3,压缩机,Compr,连接,压缩机,是将机械能转变为气体能量，用以给气体增压或输送的机械。按增压程度由低到高又可以分为通风机、鼓风机和压缩机。,5.3,压缩机,Compr,连接,Compr,模型的连接图如下：,Compr,模块模拟压缩机时提供,8,种计算模型：,5.3,压缩机,Compr,计算模型（,1,）,等熵模型,Isentropic,ASME,等熵模型,Isentropic using ASME method,GPSA,等熵模型,Isentropic using GPSA method,ASME,多变模型,Polytropic using ASME method,GPSA,多变模型,Polytropic using GPSA method,分片积分多变模型,Polytropic using piecewise integration,正排量模型,Positive displacement,分片积分正排量模型,Positive displacement using piecewise integration,5.3,压缩机,Compr,计算模型（,2,）,Compr,模块模拟压缩机时提供,8,种计算模型：,5.3,压缩机,Compr,计算模型（,3,）,Compr,模块模拟涡轮机时仅有,1,种计算模型：,等熵模型,Isentropic,输入参数,输出结果,出口压力（,Discharge pressure,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,压力增量（,Pressure increase,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,压力比率（,Pressure ratio,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,指定功率（,Power required,）,出口压力（,Discharge pressure,）,特性曲线（,Use performance curve to determine discharge conditions,）,所需功率（,Fluid power/Brake power,）,5.3,压缩机,Compr,模块参数（,1,）,压缩机,Compr,模块有,5,种计算形式,出口压力,+,指定效率,常用参数指定：,5.3,压缩机,Compr,模块参数（,2,）,选择类型,规定出口条件,规定效率,等熵效率 多变效率 机械效率,5.3,压缩机,Compr,效率（,1,）,对于,压缩机,对于汽轮机,等熵效率,Isentropic Efficiency,5.3,压缩机,Compr,效率（,2,）,多变效率,Polytropic Efficiency,5.3,压缩机,Compr,效率（,3,）,机械效率,Mechanical Efficiency,压缩机,汽轮机,5.3,压缩机,Compr,特性曲线（,1,）,特性曲线有,4,种输入方式：,列表数据,Tabular Data,多项式,Polynomials,扩展多项式,Extended Polynomials,用户子程序,User Subroutines,操作转速下的单根曲线,Single curve at operating speed,参考转速下的单根曲线,Single curve at reference speed,不同转速下的多条曲线,Multiple curves at different speeds,特性曲线的数目，有三个选项,：,5.3,压缩机,Compr,特性曲线（,2,）,曲线形式,曲线变量,曲线数量,其他选项,5.3,压缩机,Compr,结果查看,从数据浏览器的,Compr,对象下选择,Results|Summary,查看结果，结果显示轴功率、出口压力、出口温度等参数。,结果查看,物流的温度为,100,，压力为,690kPa,，组成下表所示。现用多变压缩机将该物流压缩至,3450kPa,，压缩机的多变效率为,100%,，驱动机的机械效率为,100%,。计算压缩机所需的轴功率及该物流的出口温度和体积流率各是多少？物性方法采用,PENG-ROB,。,5.3,压缩机,Compr,例题,组分,缩写式,流率，,kmol/hr,甲烷,C1,0.05,乙烷,C2,0.45,丙烷,C3,4.55,正丁烷,NC4,8.60,异丁烷,IC4,9.00,1,3-丁二烯,DC4,9.00,5.4 多级压缩机MCompr,多级压缩将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却。,5.4,多级压缩机,Mcompr,连接（,1,）,MCompr,模型的外部连接图如下：,5.4,多级压缩机,Mcompr,连接（,2,）,MCompr,模型的内部连接图如下：,5.4,多级压缩机,Mcompr,计算模型,多级压缩机,MCompr,模块用于模拟四种单元设备,多级多变压缩机,Multi-stage Polytropic Compressor,多级多变正排量压缩机,Multi-stage Polytropic Positive Displacement Compressor,多级等熵压缩机,Multi-stage Isentropic Compressor,多级等熵涡轮机,Multi-stage Isentropic Turbine,5.4,多级压缩机,Mcompr,模块参数（,1,）,MCompr,的,模型参数,级数,Number of stages,指定压缩机的级数,压缩机模型,Compressor model,有,6,种计算模型供选用,计算模型,英文对照,等熵模型,Isentropic,ASME,等熵模型,Isentropic using ASME method,GPSA,等熵模型,Isentropic using GPSA method,ASME,多变模型,Polytropic using ASME method,GPSA,多变模型,Polytropic using GPSA method,正排量模型,Positive di