ASPENPLUS压力改变模块的模拟.ppt

1、第7讲 ASPEN PLUS压力改变模块的模拟,2,流体输送模型(Pressure Changers)的分类,泵Pump 压缩机Compr 多级压缩机MCompr 阀门Valve 管道Pipe 管线Pipeline,3,Pump 泵模型,1、泵（Pump) 2、水轮机（Hydraulic Turbine),Pump 模型用于模拟泵和水轮机两种单元设备,4,Pump 模型参数,Pump 模型有五种工作方式： 指定模型参数 计算结果参数,排出压力所需（产）功率 压力增量所需（产）功率 压力比率所需（产）功率 所需（产）功率排出压力 特性曲线所需（产）功率,5,最简单的用法是指定出口压力(Disch

2、arge pressure)，并给定泵的水力学效率(Pump Efficiency)和驱动机效率(Driver Efficiency)，计算得到出口流体状态和所需的轴功率和驱动机电功率。,6,Pump 特性曲线,标准的设计方法是使用泵特性曲线(Performance curve)。特性曲线有三种输入方式：,列表数据 Tabular Data 多项式 Polynomials 用户子程序 User Subroutines,列表数据是最常用的输入方式。,7,Pump 特性曲线,8,Pump 特性曲线,然后选择特性曲线的数目，有三个选项： 1、操作转速下的单根曲线 Single cueve at op

3、erating speed； 2、参考转速下的单根曲线 Single curve at reference speed； 3、不同转速下的多条曲线 Mutiple curves at different speeds .,9,在Curve Data表单中输入具体数据： 1、特性曲线变量的单位 Units of curve variables； 2、每根曲线特性数据表 如 Head vs. flow tables； 3、每根曲线的对应转速 Curve speeds；,10,Pump 特性曲线,在Efficiencies表单输入效率数据：,11,Pump 特性曲线,当泵的操作转速与特性曲线的转速不

4、同时，还要输入操作转速数据：,12,Pump QNPSHR 表,设计泵的安装位置时，应核算“允许汽蚀余量” NPSHR Net Positive Suction Head Required,其中：Hs 为允许吸上真空度,13,在NPSHR表单中输入NPSHR数据,14,Pump NPSHA,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,15,从数据浏览器的Pump对象下选择Results查看结果,16,Pump 示例 7.1,一水泵将压强为 1.5 bar 的水加压到

5、 6 bar，水的温度为 25 C，流量为 100 m3/h。泵的效率为 0.68，驱动电机的效率为 0.95。求：泵提供给流体的功率、泵所需要的轴功率、以及电机消耗的电功率各是多少？,17,Pump 示例 7.2,一离心泵输送流量为 100 m3/hr 的水，水的压强为 1.5 bar，温度为 25 C。泵的特性曲线如下： 流量（m3/hr） 70.0 90.0 109.0 120.0 扬程（m） 59.0 54.2 47.8 43.0 效率（%） 64.5 69.0 69.0 66.0 求： 泵的出口压力、提供给流体的功率、泵所需要的轴 功率各是多少？,18,Compr 压缩机模型,多变离

6、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),Compr 模型用于模拟四种单元设备,19,Compr 计算模型,Compr 模块提供八种计算模型：,标准等熵模型 Isentropic ASME等熵模型 Isentropic using ASME method GPSA等熵模型 Isentropic using GPSA method ASME多变

7、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,20,Compr计算模型,21,Compr 模型参数,Compr 模型有五种工作方式： 指定模型参数 计算结果参数,排出压力所需（产）功率 压力增量所需（产）功率 压力比率所需（产）功率

8、所需功率排出压力 特性曲线所需（产）功率,22,Compr模型参数,23,1、等熵效率Isentropic Efficiency 对于压缩机 对于汽轮机,Compr 效率,Compr 模型有三种效率：,24,Compr 效率,2、多变效率Polytropic Efficiency,25,3、机械效率Mechanical Efficiency 压缩机 汽轮机,Compr 效率,26,Compr 特性曲线,压缩机也用特性曲线表征其工作性能。特性曲线有四种输入方式：,列表数据Tabular Data 多项式Polynomials 扩展多项式Extended Polynomials 用户子程序User

9、 Subroutines,列表数据是常用的输入方式！,27,Compr 结果查看,从数据浏览器的Compr对象下选择Results查看结果,28,Compr 示例 7.3,一压缩机将压强为 1.1 bar 的空气加压到 3.3 bar，空气的温度为 25 C，流量为 1000 m3/h。压缩机的多变效率为 0.71，驱动机构的机械效率为 0.97。求：压缩机所需要的轴功率、驱动机的功率以及空气的出口温度和体积流量各是多少？,29,Compr 示例 7.4,一汽轮机用压强为 35 bar、温度为 435 C的过热水蒸汽为工作介质，汽轮机的背压为 10 bar，蒸汽的流量为 10000 kg/h。

10、汽轮机的等熵效率为 0.8，驱动机构的机械效率为 0.98。 求：汽轮机所提供的机械功率以及蒸汽的出口温度和体积流量各是多少？,30,MCompr 多级压缩机模型,多级多变压缩机 （Multi-stage Polytropic Compressor) 多级正排量压缩机 （Multi-stage Positive Displacement Compressor) 多级等熵压缩机（Multi-stage Isentropic Compressor),MCompr 模型用于模拟三种单元设备,31,MCompr 的模型参数有 级数 (Number of stages) 指定压缩机的级数。 压缩机模型

11、(Compressor model) 有六种计算模型供选用。 设定方式 (Specification type) 指定压缩机的工作方式。,32,设定方式与Compr模块有所不同： 指定末级排出压力 (Fix discharge pressure from last stage ) 指定每级排出条件 (Fix discharge conditions from each stage) 用特性曲线确定排出条件 (Use performance curves to determine discharge conditions),33,MCompr 特性曲线,多级压缩机特性曲线有三种输入方式：,列表数

12、据Tabular Data 多项式Polynomials 用户子程序User Subroutines,34,MCompr 特性曲线,可以提供多张特性曲线表(Maps)，每张表又可以有多条特性曲线。多级压缩机的每一级可以有多个叶轮(wheels)，可以为每个叶轮选用不同的特性曲线表、叶轮直径。,35,Valve 阀门模型,阀门模型用来调节流体流经管路时的压降。,36,阀门模型有三种应用方式（计算类型） 绝热闪蒸到指定出口压力 Adiabatic flash for specified outlet pressure 2. 对指定出口压力计算阀门流量系数 Calculate valve flow

13、coefficient for specified outlet pressure 3. 对指定阀门计算出口压力(核算方式) Calculate outlet pressure for specified valve,37,Valve 阀门参数,阀门类型 (Valve type)：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 (linear flow)、等百分比流量 (equal percent flow) 尺寸 (Size)：公称直径,运用核算

14、方式时，需输入以下参数：,38,Valve阀门参数,39,Valve阀门参数,以及阀门开度(Opening)：,40,Valve 计算选项,检查阻塞流动 Check for choked flow 计算空泡系数 Calculate cavitation index 设置最小出口压力等于阻塞压力 Minimum outlet pressure: Set equal to choked outlet pressure,计算阀门小开度状态时计算选项的设置很重要,41,Valve计算选项,42,Valve 结果查看,从数据浏览器的Valve对象下选择Results查看结果,43,Valve 示例 7.

15、5,水的温度为 30 C，压强为 6 bar，流量为 150 m3/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？,44,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。,45,Pipe 管段模型,46,管道参数表： Pipe parameters 长度 Length 直径 Diameter 内径/管道规格表 提升 Elevation 高度/上升角 粗糙度 Roughness,Pipe 管段参数,47,Pipe 管段参数,48,热参数设定表 Thermal specification

16、恒温 Constant temperature 线性温度剖型 Linear temperature profile 绝热（零热负荷） Adiabatic (zero duty) 热衡算 Perform energy balance,Pipe 热参数设定,49,Pipe 热参数设定,50,管件参数表单 Fittings 连接方式： Connection type 法兰连接/焊接 Flanged/Welded，螺纹连接 Screwed 管件数量： Number of fittings 闸阀 Gate valves，蝶阀 Butterfly valves 90度肘管 Large 90 degree

17、elbows， 直行三通 Straight tees，旁路三通 Branched tees 其余当量长度： Miscellaneous L/D,Pipe 管件参数,51,Pipe 结果查看,从数据浏览器的Pipe对象下选择Results查看结果,52,Pipe 结果查看,计算结果还包括流体状态沿管长的分布剖形(Profiles),53,Pipe 示例 7.6,流量为 5000 kg/h，压强为 7 bar的饱和水蒸汽流经 1084 的管道。管道长 20 m，出口比进口高 5 m，粗糙度为 0.05 mm。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

18、 20 W/m2K。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？,54,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。,55,Pipeline管线模型,56,在结构表(Configuration)中输入以下参数 计算方向 Calculation direction 管段结构 Segment geometry 传热选项 Thermal options 物性计算 Property calculations 流动基准 Pipeline flow basis,Pipeline 管线参数,57,Pipeline管线参数,58,连接状态表： Connectivity 在弹出的管段数据(Segment data)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、直径、粗糙度。,Pipeline管线参数,59,Pipeline管线参数,60,Pipeline管线参数,完成后的表如下：,61,Pipeline 结果查看,从数据浏览器的Pipeline对象下选择Results查看结果,62,Pipeline 结果查看,Pipeline的Profiles给出了每个节点处的结果,63,Pipeline 示例 7.7,流量为