Использование веществ, отсутствующих в базе данных DESIGN-II. Приблизительная оценка свойств веществ по их структуре.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Использование веществ, отсутствующих в базе данных DESIGN-II. Приблизительная оценка свойств веществ по их структуре.



База данных DESIGN-II по веществам включает 879 чистых веществ. Однако если необходимо проводить расчеты с веществами, отсутствующими в базе данных, то существует возможность создания базы данных пользователя. Эта база данных пользователя может содержать до 50 веществ (ID 200-250), которые при использовании в расчетах могут существовать в газовой и жидкой фазах и 10 твердых компонентов (ID 300-310).

Для создания базы данных пользователя необходимо для каждого вещества найти в справочной литературе следующие данные:

– молекулярный вес, температура кипения при Р=1 атм, критическая температура, критическое давление, критический объем, критический параметр сжимаемости, дипольный момент, параметр ассоциации и т.д.;

– температурные зависимости давления насыщенного пара, теплоты парообразования, изобарной теплоемкости, теплопроводности газа и жидкости, вязкости газа и жидкости, поверхностное натяжение.

Далее, с помощью утилиты ChemTran из этих параметров необходимо будет сформировать файл базы данных и подключить его к основной базе данных.

Однако найти все указанные параметры в справочной литературе может потребовать очень большого количества времени. Поэтому в DESIGN-II предусмотрена возможность предварительной оценки всех необходимых для расчетов параметров по структуре вещества. В дальнейшем, данные рассчитанные по структуре могут быть в любой момент заменены справочными данными.

В настоящее время программа может оценить свойства по структуре для веществ, имеющих до 9 групп атомов, соединенных одинарными ("-"), двойными ("=") или тройными ("@")связями.

Например, структура фреона R-123 (С2НCl2F3): может быть промаркирована по атомам:

 

 

Следует обратить внимание на то, что атом водорода не маркируется, т.к. программа сама считает количество атомов водорода по валентности. Таким образом, указанную структуру можно описать по правилам ChemTran следующим образом: C1-F2, C1-F3, C1-F4, C1-C5, C5-CL6, C5-CL7

Ниже приведен пример программы в командах ChemTran, позволяющей рассчитать свойства фреона R-123 по его структуре и вывести их в файл.

AB123 * R-123 PROPERTIES CALC AND VIEW   COMP = 200 NAM 200 = R123 STRU 200 = C1-F2, C1-F3, C1-F4, C1-C5, C5-CL6, C5-CL7   SI UNI OUT   TEM UNI OUT = C     TAB P-T(C) 200 = -50, 500, 50 TAB L-T(C) 200 = -50, 500, 50 TAB CP-T(C) 200 = -50, 500, 50 TAB VIS-T(C, LIQ) 200 = -50, 500, 50 TAB VIS-T(C, VAP) 200 = -50, 500, 50 TAB THE CONT-T(C, LIQ) 200 = -50, 500, 50 TAB THE CONT-T(C, VAP) 200 = -50, 500, 50 TAB V-T(C) 200 = -50, 500, 50 TAB SUR TEN-T(C) 200 = -50, 500, 50   PRINT PROPERTIES END Обязательный текст для начала задачи Обязательный комментарий после "* "   № компонента базы данных пользователя Название компонента ID 200: "R123" Команда указания структуры компонента     Переключение результатов расчета в систему СИ Переключение температуры при выводе в °С             Вывод в виде таблиц Давление насыщенного пара Теплота испарения Теплоемкость идеального газа Вязкость жидкости Вязкость газа Теплопроводность жидкости   Теплопроводность пара   Удельный объем Поверхностное натяжение   Команда вывода указанных свойств в файл Конец текста программы

Этот пример только выводит результаты расчета в файл, но не формирует файл базы данных пользователя. Рассмотрим пример формирования файла базы данных пользователя и подключения его к базе данных оболочки.

Например, на ректификацию при производстве фреона R-122 подается смесь, содержащая: C2Cl4, HF, HCl и фреоны R-121, R-122, R-123. Из указанных компонентов в базу данных DESIGN-II включены: C2Cl4 (ID3058), HF (ID1113), HCl (ID1017), R-123 (ID1205), но R-121 и R-122 отсутствуют.

Ниже приведен пример программы в командах ChemTran, позволяющей рассчитать свойства фреонов R-121 и R-122 по их структуре, частично заполнить свойства этих компонентов справочными данными, вывести результат расчета в файл базы данных пользователя.

AB123 * R-121 AND R-122 ADDITION   COMP = 200, 201 NAM 200 = R121 NAM 201 = R122   STRU 200 = C1-CL2, C1-CL3, C1-C4, C4-CL5, C4-CL6, C4-F7 STRU 201 = C1-CL2, C1-CL3, C1-C4, C4-CL5, C4-F6, C4-F7   TB(K) 200=389.75 TB(K) 201=345.0 TC(K) 201=519.15 PC(ATM) 201=36.52 VC(CM3/GMOL) 201=310.46   FILE NEW=ADD2,FRES,DATA   PRINT PROPERTIES END Обязательный текст для начала задачи Обязательный комментарий после "* "   №№ новых компонентов Название компонента ID 200: "R121" Название компонента ID 201: "R122"   Команда указания структуры компонента ID200 Команда указания структуры компонента ID201   T кипения компонента 200 из справочника T кипения компонента 201 из справочника Критическая температура из справочника Критическое давление из справочника Критический объем из справочника   Указание имени файла базы данных пользователя: ADD2FRES.DAT Активизация указанных выше режимов Конец программы

После выполнения этой программы на диске будет сформирован файл базы данных пользователя ADD2FRES.DAT. Для подключения этого файла к базе данных DESIGN-II необходимо:

– выбрать из базы данных компоненты: C2Cl4 (ID3058), HF (ID1113), HCl (ID1017), R-123 (ID1205), Chem-200 (ID200) , Chem-201 (ID201);

 

– указать имя файла базы данных пользователя путем выбора Advanced Thermo… в пункте Specify основного меню и ввода имени базы данных:

После запуска программы свойства компонентов Chem-200 и Chem-201 будут заполнены из файла ADD2FRES.DAT.

 


Создание ХТС с технологическими операторами, не связанными с химическими превращениями и паро-жидкостным равновесием (смеситель, делитель, насос, компрессор, турбина, задвижка, трубопровод)

 

Для того чтобы составленная ХТС могла быть рассчитана программой необходимо заполнить спецификации на все входящие потоки, и необходимую спецификацию на все имеющееся оборудование (спецификация в аппарате открывающаяся кнопкой Basic).

 

Смеситель (Mixer и Mixer 2):

Предназначен для смешения потоков. Имеет обозначение:

 

 

 


Если потоки имеют различное давление, то после смешения поток с большим давлением адиабатически расширяется до нижнего давления. Количество входящих потоков не ограничено. Для данного аппарата можно задавать только имя и номер по схеме. Mixer это единственный аппарат в программе Design-II для которого не требуется заполнять спецификацию.

 


 

Делитель (Divider и Divider Multiple):

Делитель может делить один поток на два потока (Divider) и от2 до 6 потоков (Divider Multiple).

 

 


Divider                      Divider Multiple

При использовании делителя на 2 потока необходимо задать либо расход: «Flow Rate» выходящего потока либо его долю «Flow Fraction»
от 0 до 1.

 

 


При делении потока на от 2 до 6 потоков необходимо использовать "Divider Multiple" с заданием либо расходов: «Flow Rate» всех выходящих потоков либо их доли «Flow Fraction» от 0 до 1.

 

 

 


Насос (Pump):

Насос предназначен для моделирования перекачки потоков.

 

Количество входных потоков может быть более 1, но выходной один. В этом случае автоматически реализуется функция смесителя. После смешения, количество паровой фазы на входе и выходе не может быть более 0,9.

Обычно необходимо задать давление на выходе. Однако, можно задать на выходе точку кипения или конденсации, но в таком случае необходимо ввести температуру потока, а давление будет рассчитано автоматически.

Volumetric – для поршневых и плунжерных помп, Isentropic – для центробежных.

Двигатель насоса ( Driver ): Электрический, Топливный газ или Паровой (газовая или паровая турбина). Для первого и второго задается только мощность двигателя, а для парового – мощность и энтальпия пара на входе и выходе. Если мощности не хватает, то давление на выходе считается исходя из располагаемой мощности.

 

 

 

Компрессор (Compressor):

     
 

 

 


Компрессор сжимает газовую фазу до указанного давления, однако, в соответствии с указанной мощностью двигателя. Законы сжатия: Адиабатический и Политропический (коэф. политропы либо считается программой, либо задается).

Обычно необходимо задать давление на выходе. Однако, можно задать на выходе точку кипения или конденсации, но в таком случае необходимо ввести температуру потока, а давление будет рассчитано автоматически.

На входе, количество паровой фазы должно быть более, чем 0,9. Количество потоков – не ограничено. Количество выходных потоков: 1 или 2. Если выходных потока 2, то один из потоков – газ, а второй – жидкость.

Двигатель компрессора ( Driver ): Электрический, Топливный газ или Паровой (газовая или паровая турбина). Для первого и второго задается только мощность двигателя, а для парового – мощность и энтальпия пара на входе и выходе. Если мощности не хватает, то давление на выходе считается исходя из располагаемой мощности.

Можно использовать многостадийный компрессор (кол-во стадий не более 10)

В этом случае необходимо задать давления или соотношения давлений на каждой ступени и температуру на входе после межступенчатого охлаждения.

 

 

 


Турбина (Expander):

 

Используется для получения количества работы, которое может быть совершено газовым, жидким или двухфазным потоком при сбросе давления в адиабатном процессе. Эта работа может использоваться в компрессоре для привода через контроллер (Controller).

 

 

Клапан или вентиль (Valve):

Предназначен для расчета адиабатического сброса давления потока либо до Р конечного (Pressure Out), либо на некоторый перепад давления (Pressure Drop). Существуют 4 вида.

       
 

 


Поток может быть однофазным или двухфазным. Количество входящих потоков не ограничено. Если потоки имеют различное давление, то поток с большим давлением адиабатически расширится до нижнего давления (функция смесителя), и только затем происходит сброс давления в модуле.

Выходных потоков может быть от 1 (для всех типов) до 3 (для Valve-1 – Valve-3 типов).

Если выходных потоков 2, то один поток – ГАЗ, а другой – ЖИДКОСТЬ.

Если выходных потоков 3, то один поток – ГАЗ, другой – ВОДА, третий – УГЛЕВОДОРОДЫ

(в этом случае необходимо задавать термодинамическую функцию, которая может считать термодинамическое равновесие в Г-Ж-Ж системе)

Используя процедуры из Keyword Input возможно произвести детальный расчет размеров сосуда (горизонтального или вертикального) для типов Valve-1 – Valve-3.

 

 

Трубопровод (Line):

 

Этот модуль вычисляет перепад давления на линиях трубопроводов или системы трубопроводов. Модуль может иметь один или большее количество входных потоков и один выходной поток. Он может быть соединен с другими модулями оборудования для моделирования полной линии трубопровода. Поток, входящий в модуль может быть газовый, жидкий или двухфазный (учитывается даже возможность образования жидких пробок при течении двухфазного потока). Вычисления могут быть изотермические, адиабатические, или основаны на теплопередаче к окружающей среде, несколько методов вычисления которой могут быть выбраны пользователем. Один модуль может рассчитать сложную линию с подъемами, спусками и горизонтальными участками различной длины. Возможна передача параметров через модуль регулятора в компрессор или насос для компенсации перепада давления.

Basic: Можно выбрать стандартный (американский) трубопровод заданного диаметра (в дюймах «inch») и с конкретным типом стенки: STD – стандартная, XS – усиленная (Extra Strong), XXS – дважды усиленная (Double Extra Strong).

   

 


Однако можно выбрать внутренний диаметр и толщину стенки трубы самостоятельно:

 

 


Layout: В этой секции необходимо указать ориентацию трубопровода и его длину:

Линия трубопровода может быть: – «Horizontal » горизонтальная, – «Vertical Upwards» вертикальная с восходящим потоком, – «Vertical Downwards» вертикальная с нисходящим потоком. Длина трубопровода должна исключать длину стыков и присоединений.

   

 


При выборе режима "Elevation Profile" (В окне Basic ):

 

 

 


Возможен выбор трех режимов: – «No Elevation Change»нет повышений или понижений трубопровода; – «Elevation ( absolute )»абсолютное значения подъема или спуска некоторого участка трубопровода от начала (начало – "0"), т.е. глубина его залегания; – «Elevation Change»относительное значение подъема или спуска трубопровода на участках (начало каждого участка – "0"). В третьем случае (относительный подъем) "+" – подъем,
"" – спуск.

 

 

 


Кроме профиля подъема или спуска возможно задать режим как изотермического (по умолчанию), так и для неизотермического потока «Heat Transfer» (В окне Basic ).

 

 

 


Можно также определить коэффициент теплопередачи по длине трубы "Specified U" или задать необходимые параметры для расчета коэффициента теплопередачи по длине трубы "Calculated U".

 

Рассмотрим вариант задания коэффициента теплопередачи:
"Specified U"

 

 

 

 

 


В этом случае необходимо задать температуру окружающей среды по длине магистрали с помощью кнопки «Temperature of Surroundings …», т.е. температура может быть различной по длине трубы, а также коэффициент теплопередачи по длине трубы с помощью кнопки «Heat Transfer Coefficient» в соответствующих единицах.

   

 

 


При выборе варианта расчета коэффициента теплопередачи: "Calculated U" необходимо задать температуру окружающей среды с помощью кнопки «Temperature of Surroundings …», а также, параметры трубы, теплоизоляции и параметров окружающей среды с помощью кнопки «Pipe , insulation and Surroundings …».

 

 

 

 

 


Температура окружающей среды задается по длине магистрали. Как в предыдущем случае с помощью кнопки «Temperature of Surroundings …».

При открытии окна задания параметров трубы и теплоизоляции «Pipe , insulation and Surroundings …», необходимо выбрать то, что является окружающей средой: воздух, вода или почва. После выбора воздуха или воды необходимо задать теплопроводность окружающей среды с помощью кнопки «Conductivity of Surroundings …» и скорость ее движения по длине трубы с помощью кнопки «Velocity of Surroundings …». При выборе почвы – необходимо задать теплопроводность окружающей среды и глубину залегания трубы в земле с помощью кнопки «Pipe Depth …».

 

 


Теплопроводность воздуха или воды задается кнопкой «Conductivity of Surroundings …» в следующем окне:

 

 

 

 

 


Скорость воздуха или воды задается кнопкой «Velocity of Surroundings …» в следующем окне:

 

 


 

Если окружающая среда является землей то ее характеристики задаются кнопкой «Pipe Depth …» в следующем окне:

 

В разделе материала трубы « Material of Construction », необходимо выбрать конструкционный материал трубы в строке «Pipe Material» с помощью полосы прокрутки, а также количество слоев теплоизоляции, ее толщину по длине трубы и теплопроводность слоя изоляции с помощью кнопки «Pipe Insulation …». В следующих окнах:

   
 

 

 




Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.227.235.216 (0.014 с.)