第4讲 流体输送单元的仿真设计(二)

1、CAPD基础 第四讲,Simulation Design for Fluid Transportation 流体输送单元 的仿真设计 （二）,流体输送模型的分类,泵Pump 压缩机Compr 多级压缩机MCompr 阀门Valve 管道Pipe 管线Pipeline,在ASPEN Plus中流体输送单元归属压力改变器 (Pressure Changers)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） 绝热闪蒸到指定出口压力 Adiabatic flash for specified

2、outlet pressure 2. 对指定出口压力计算阀门流量系数 Calculate valve flow 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,Valve计算类型（2）,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):

3、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 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,Valve计算

4、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 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？,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： 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

5、管段参数,Pipe 管段参数 （2）,热参数设定表单 Thermal specification 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,Pipe 热参数设定（2）,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 val

6、ves，蝶阀 Butterfly valves 90度肘管 Large 90 degree 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,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 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

7、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 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？,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 Calculation direction 管段几何 Segment geometry 热选项 Thermal options 物性计算 Property calculations 流动基准 Pipeline flow basis,Pipeline 管线参数1,P

8、ipeline管线参数1（2）,连接状态表单： 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(Node coordinates)、直径、粗糙度。,Pipeline管线参数2,Pipeline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 100 m3/h，温度为

9、50 C，压强为 5 bar的水流经 1084 的管线。管线首先向东延伸 5 m，再向北 5 m，再向东 10 m，再向南 5 m，然后升高 10 m，再向东 5 m。管内壁粗糙度为 0.05 mm。 求：管线出口处的压强是多少？,Design Specification 设计规定,从以上示例我们了解到：ASPEN Plus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， ASPEN Plus提供了设计规定(Design Spec)工具。 设计规定从数据浏

10、览器的左侧目录栏中进入。,Design Specification 设计规定（2）,设计规定是流程选项(Flowsheeting Options)下属的对象,Design Specification 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(Object Manager)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(Variable name)； 5、在变量定义(Variable Defin

11、ition)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)。,Design Specification 设计规定（4）,步骤1和步骤2：,Design Specification 设计规定（5）,步骤3和步骤4：,Design Specification 设计规定（6）,步骤5：,Design Specification 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)。,Design Specification 设计规定（8）,步骤7：在变化(Vary)表单中输入调节变量(Manupulated variable)的类型、名称和具体变量(variable),并指定体调节上、下限(Upper/Lower limits)。,Design Specification 设计规定（9）,规定变量的实现情况可以从Design Spec对象的Results表单中查看,Design Specification 设计规定（10）,调节变量的迭代过程则从相应的