流體輸送單元模擬

1、第第5章章 流體輸送單元模擬流體輸送單元模擬目錄目錄n5.1 概述概述n5.2 泵泵Pumpn5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Comprn5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcomprn5.5 閥門閥門Valven5.6 管段管段Pipen5.7 管線系統(tǒng)管線系統(tǒng)Pipeline5.1 概述概述nAspen Plus提供提供6種流體輸送單元模塊（種流體輸送單元模塊（Pressure Changers）5.2 泵泵Pump nPump模塊用于模擬兩種設(shè)備模塊用于模擬兩種設(shè)備l泵（泵（Pump）泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來給液體泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來給液體增壓和輸送液體的流體機(jī)械。增壓和輸送液體的

2、流體機(jī)械。 l水輪機(jī)（水輪機(jī)（Turbine）水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。5.2 泵泵Pump連接連接n泵泵Pump連接示意圖連接示意圖輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù)輸出結(jié)果輸出結(jié)果出口壓力（出口壓力（Discharge pressure）所需功率（所需功率（Fluid power/Brake power）壓力增量（壓力增量（Pressure increase）所需功率（所需功率（Fluid power/Brake power）壓力比率（壓力比率（Pressure ratio）所需功率

3、（所需功率（Fluid power/Brake power）指定功率（指定功率（Power required）出口壓力（出口壓力（Discharge pressure）特性曲線（特性曲線（Use performance curve to determine discharge conditions）所需功率（所需功率（Fluid power/Brake power）5.2 泵泵Pump模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（1）n泵泵Pump模塊有模塊有5種計(jì)算形式種計(jì)算形式出口壓力、泵的水力學(xué)效率和驅(qū)動機(jī)效率出口壓力、泵的水力學(xué)效率和驅(qū)動機(jī)效率n常用參數(shù)指定：常用參數(shù)指定：5.2 泵泵Pump模塊參數(shù)（模塊參數(shù)

4、（2）指定模型指定模型指定參數(shù)指定參數(shù)指定效率指定效率n特性曲線有三種輸入方式：特性曲線有三種輸入方式：5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（1）l列表數(shù)據(jù)列表數(shù)據(jù) Tabular Datal多項(xiàng)式多項(xiàng)式 Polynomialsl用戶子程序用戶子程序 User Subroutinesl操作轉(zhuǎn)速下的單根曲線操作轉(zhuǎn)速下的單根曲線 Single curve at operating speed；l參考轉(zhuǎn)速下的單根曲線參考轉(zhuǎn)速下的單根曲線 Single curve at reference speed；l不同轉(zhuǎn)速下的多條曲線不同轉(zhuǎn)速下的多條曲線 Multiple curves at differen

5、t speeds .n特性曲線的數(shù)目，有三個選項(xiàng)：特性曲線的數(shù)目，有三個選項(xiàng)：5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（2）選擇曲選擇曲線形式線形式設(shè)定特性設(shè)定特性曲線變量曲線變量選擇曲選擇曲線數(shù)目線數(shù)目n在在Curve Data頁面中輸入特性曲線數(shù)據(jù)：頁面中輸入特性曲線數(shù)據(jù)：5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（3）l特性曲線變量的單位特性曲線變量的單位 Units of curve variablesl每根曲線特性數(shù)據(jù)表每根曲線特性數(shù)據(jù)表 如如 Head vs. flow tablesl每根曲線的對應(yīng)轉(zhuǎn)速每根曲線的對應(yīng)轉(zhuǎn)速 Curve speeds5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（4

6、）曲線變曲線變量單位量單位曲線對曲線對應(yīng)轉(zhuǎn)速應(yīng)轉(zhuǎn)速輸入流量輸入流量揚(yáng)程數(shù)據(jù)揚(yáng)程數(shù)據(jù)5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（5）n在在Efficiencies頁面中輸入效率數(shù)據(jù)：頁面中輸入效率數(shù)據(jù)：輸入流量輸入流量效率數(shù)據(jù)效率數(shù)據(jù)n當(dāng)泵的操作轉(zhuǎn)速與特性曲線的轉(zhuǎn)速不同時，還要輸當(dāng)泵的操作轉(zhuǎn)速與特性曲線的轉(zhuǎn)速不同時，還要輸入操作轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)：入操作轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)：5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（6）規(guī)定操作轉(zhuǎn)速規(guī)定操作轉(zhuǎn)速5.2 泵泵Pump特性曲線（特性曲線（7）n用多項(xiàng)式表示特性曲線：用多項(xiàng)式表示特性曲線：輸入多項(xiàng)式系數(shù)輸入多項(xiàng)式系數(shù)5.2 泵泵PumpNPSHR（1）n汽蝕余量汽蝕余量又叫凈正吸

7、頭又叫凈正吸頭NPSH，是表示汽蝕性能的，是表示汽蝕性能的主要參數(shù)。主要參數(shù)。其中：其中：Hs 為允許吸上真空度為允許吸上真空度n設(shè)計(jì)泵的安裝位置時，應(yīng)核算設(shè)計(jì)泵的安裝位置時，應(yīng)核算“必需汽蝕余量必需汽蝕余量” NPSHR Net Positive Suction Head Requiredn在在NPSHR頁面輸入頁面輸入NPSHR數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)5.2 泵泵PumpNPSHR（2）5.2 泵泵PumpNPSHR（3）n根據(jù)安裝和流動情況可以算出泵進(jìn)口處的根據(jù)安裝和流動情況可以算出泵進(jìn)口處的“有效有效汽蝕余量汽蝕余量” NPSHA Net Positive Suction Head Available

8、n在實(shí)際使用條件下，選擇的泵應(yīng)該滿足：在實(shí)際使用條件下，選擇的泵應(yīng)該滿足：5.2 泵泵Pump結(jié)果查看結(jié)果查看結(jié)果查看結(jié)果查看n從數(shù)據(jù)瀏覽器的從數(shù)據(jù)瀏覽器的Pump對象下選擇對象下選擇Results | Summary，查看結(jié)果，結(jié)果中顯示流體功率、軸，查看結(jié)果，結(jié)果中顯示流體功率、軸功率、電功率等參數(shù)。功率、電功率等參數(shù)。組分組分縮寫式縮寫式流率，流率，kmol/hr甲烷甲烷C10.05乙烷乙烷C20.45丙烷丙烷C34.55正丁烷正丁烷NC48.60異丁烷異丁烷IC49.001,3-丁二烯丁二烯DC49.005.2 泵泵Pump例題例題1n一泵將壓力為一泵將壓力為170kPa的物流加壓到的

9、物流加壓到690kPa，進(jìn)，進(jìn)料的溫度為料的溫度為-10，摩爾流率及組成如下表所示。，摩爾流率及組成如下表所示。泵的效率為泵的效率為80%，電動機(jī)的效率為，電動機(jī)的效率為100%。計(jì)算。計(jì)算泵提供給流體的功率、泵所需要的軸功率以及電動泵提供給流體的功率、泵所需要的軸功率以及電動機(jī)消耗的電功率各是多少？物性方法采用機(jī)消耗的電功率各是多少？物性方法采用PENG-ROB。5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)ComprnCompr 模型用于模擬四種單元設(shè)備模型用于模擬四種單元設(shè)備l多變離心壓縮機(jī)多變離心壓縮機(jī) Polytropic Centrifugal Compressorl多變正排量壓縮機(jī)多變正排量壓縮機(jī) Pol

10、ytropic Positive Displacement Compressorl等熵壓縮機(jī)等熵壓縮機(jī) Isentropic Compressorl等熵汽輪機(jī)等熵汽輪機(jī) Isentropic Turbine5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr連接連接n壓縮機(jī)壓縮機(jī)是將是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量，用氣體能量，用以給氣體增壓以給氣體增壓或輸送的機(jī)械或輸送的機(jī)械。按增壓程度。按增壓程度由低到高又可由低到高又可以分為通風(fēng)機(jī)以分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)?？s機(jī)。5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr連接連接nCompr 模型的連接圖如下：模型的連接圖如下：nCompr 模塊模擬壓縮機(jī)時提供模塊模擬

11、壓縮機(jī)時提供8種計(jì)算模型：種計(jì)算模型：5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr計(jì)算模型（計(jì)算模型（1）l等熵模型等熵模型 Isentropic lASME等熵模型等熵模型 Isentropic using ASME methodlGPSA等熵模型等熵模型 Isentropic using GPSA methodlASME多變模型多變模型 Polytropic using ASME methodlGPSA多變模型多變模型 Polytropic using GPSA methodl分片積分多變模型分片積分多變模型 Polytropic using piecewise integrationl正排量模型正排量

12、模型 Positive displacementl分片積分正排量模型分片積分正排量模型 Positive displacement using piecewise integration5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr計(jì)算模型（計(jì)算模型（2）nCompr 模塊模擬壓縮機(jī)時提供模塊模擬壓縮機(jī)時提供8種計(jì)算模型：種計(jì)算模型：5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr計(jì)算模型（計(jì)算模型（3）nCompr 模塊模擬渦輪機(jī)時僅有模塊模擬渦輪機(jī)時僅有1種計(jì)算模型：種計(jì)算模型：l等熵模型等熵模型 Isentropic 輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù)輸出結(jié)果輸出結(jié)果出口壓力（出口壓力（Discharge pressure）所需功率（所需

13、功率（Fluid power/Brake power）壓力增量（壓力增量（Pressure increase）所需功率（所需功率（Fluid power/Brake power）壓力比率（壓力比率（Pressure ratio）所需功率（所需功率（Fluid power/Brake power）指定功率（指定功率（Power required）出口壓力（出口壓力（Discharge pressure）特性曲線（特性曲線（Use performance curve to determine discharge conditions）所需功率（所需功率（Fluid power/Brake powe

14、r）5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（1）n壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr模塊有模塊有5種計(jì)算形式種計(jì)算形式出口壓力出口壓力+指定效率指定效率n常用參數(shù)指定：常用參數(shù)指定：5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（2）選擇類型選擇類型規(guī)定出口條件規(guī)定出口條件規(guī)定效率規(guī)定效率等熵效率等熵效率 多變效率多變效率 機(jī)械效率機(jī)械效率5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr效率（效率（1）l對于壓縮機(jī)對于壓縮機(jī)l對于汽輪機(jī)對于汽輪機(jī)n等熵效率等熵效率 Isentropic Efficiency5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr效率（效率（2）n多變效率多變效率Polytropic Efficiency

15、5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr效率（效率（3）n機(jī)械效率機(jī)械效率Mechanical Efficiencyl壓縮機(jī)壓縮機(jī)l汽輪機(jī)汽輪機(jī)5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr特性曲線（特性曲線（1）n特性曲線有特性曲線有4種輸入方式：種輸入方式：l列表數(shù)據(jù)列表數(shù)據(jù) Tabular Datal多項(xiàng)式多項(xiàng)式 Polynomialsl擴(kuò)展多項(xiàng)式擴(kuò)展多項(xiàng)式 Extended Polynomialsl用戶子程序用戶子程序User Subroutinesl操作轉(zhuǎn)速下的單根曲線操作轉(zhuǎn)速下的單根曲線 Single curve at operating speedl參考轉(zhuǎn)速下的單根曲線參考轉(zhuǎn)速下的單根曲線 Single

16、curve at reference speedl不同轉(zhuǎn)速下的多條曲線不同轉(zhuǎn)速下的多條曲線 Multiple curves at different speeds n 特性曲線的數(shù)目，有三個選項(xiàng)特性曲線的數(shù)目，有三個選項(xiàng)：5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr特性曲線（特性曲線（2）曲線曲線形式形式曲線曲線變量變量曲線曲線數(shù)量數(shù)量其他其他選項(xiàng)選項(xiàng)5.3 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Compr結(jié)果查看結(jié)果查看n從數(shù)據(jù)瀏覽器的從數(shù)據(jù)瀏覽器的Compr對象下選擇對象下選擇Results | Summary查看結(jié)果，結(jié)果顯示軸功率、出口壓力、查看結(jié)果，結(jié)果顯示軸功率、出口壓力、出口溫度等參數(shù)。出口溫度等參數(shù)。結(jié)果查看結(jié)果查看

17、5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)MComprn多級壓縮將氣體的壓縮過程分在若干級中進(jìn)行，并多級壓縮將氣體的壓縮過程分在若干級中進(jìn)行，并在每級壓縮之后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。在每級壓縮之后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr連接（連接（1）nMCompr 模型的外部連接圖如下：模型的外部連接圖如下：5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr連接（連接（2）nMCompr 模型的內(nèi)部連接圖如下：模型的內(nèi)部連接圖如下：5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr計(jì)算模型計(jì)算模型n多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)MCompr 模塊用于模擬四種單元設(shè)備模塊用于模擬四種單元設(shè)備l多級多變

18、壓縮機(jī)多級多變壓縮機(jī) Multi-stage Polytropic Compressorl多級多變正排量壓縮機(jī)多級多變正排量壓縮機(jī) Multi-stage Polytropic Positive Displacement Compressorl多級等熵壓縮機(jī)多級等熵壓縮機(jī) Multi-stage Isentropic Compressorl多級等熵渦輪機(jī)多級等熵渦輪機(jī) Multi-stage Isentropic Turbine5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（1）n MCompr 的的模型參數(shù)模型參數(shù)l級數(shù)級數(shù) Number of stages 指定壓縮機(jī)的級數(shù)指定

19、壓縮機(jī)的級數(shù)l壓縮機(jī)模型壓縮機(jī)模型 Compressor model 有有6種計(jì)算模型供選用種計(jì)算模型供選用計(jì)算模型計(jì)算模型英文對照英文對照 等熵模型等熵模型 Isentropic ASME等熵模型等熵模型 Isentropic using ASME methodGPSA等熵模型等熵模型 Isentropic using GPSA methodASME多變模型多變模型 Polytropic using ASME methodGPSA多變模型多變模型 Polytropic using GPSA method正排量模型正排量模型 Positive displacement5.4 壓縮機(jī)壓縮機(jī)Com

20、pr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（2）l設(shè)定方式設(shè)定方式 (Specification type) 指定壓縮機(jī)的工作方式，與壓縮機(jī)指定壓縮機(jī)的工作方式，與壓縮機(jī)Compr模塊有所不同模塊有所不同設(shè)定方式設(shè)定方式英文對照英文對照固定最后一級出口壓力固定最后一級出口壓力Fix discharge pressure from last stage 固定每級出口條件固定每級出口條件Fix discharge conditions from each stage用特性曲線確定出口條件用特性曲線確定出口條件Use performance curves to determine discharge condition

21、sn MCompr 的的模型參數(shù)模型參數(shù)5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（3）規(guī)定級數(shù)規(guī)定級數(shù)指定類型指定類型工作方式工作方式5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（3）物流定義物流定義n 在在Material頁面定義物流頁面定義物流規(guī)定進(jìn)規(guī)定進(jìn)料物流料物流規(guī)定產(chǎn)規(guī)定產(chǎn)品物流品物流5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)MCompr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（4）規(guī)定級規(guī)定級間參數(shù)間參數(shù)n 在在Spec頁面定義級間參數(shù)：效率、溫度等頁面定義級間參數(shù)：效率、溫度等5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)MCompr模塊參數(shù)（模塊參數(shù)（5）冷卻器設(shè)定冷卻器設(shè)定n 在在Cooler頁面定義中間冷卻器參數(shù)：冷卻器負(fù)荷頁面定義中間冷卻器參數(shù)：冷卻器負(fù)荷、冷卻器溫度等、冷卻器溫度等5.4 多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)Mcompr特性曲線（特性曲線（1）n多級壓縮機(jī)特性曲線有三種輸入方式：多級壓縮機(jī)特性曲線有三種輸入方式：l列表數(shù)據(jù)列表數(shù)據(jù)Tabular Datal多項(xiàng)式多項(xiàng)式Polynomialsl用戶子程序用戶子程序User Subroutinesn可以提供多張?zhí)匦郧?/p>