第7讲 ASPEN PLUS 压力改变模块的模拟

第7讲ASPENPLUS压力改变模块的模拟2流体输送模型(PressureChangers)的分类1.泵Pump2.压缩机Compr3.多级压缩机MCompr4.阀门Valve5.管道Pipe6.管线Pipeline3Pump泵模型1、泵（Pump)2、水轮机（HydraulicTurbine)Pump模型用于模拟泵和水轮机两种单元设备4Pump——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(Dischargepressure)，并给定泵的水力学效率(PumpEfficiency)和驱动机效率(DriverEfficiency)，计算得到出口流体状态和所需的轴功率和驱动机电功率。6Pump——特性曲线标准的设计方法是使用泵特性曲线(Performancecurve)。特性曲线有三种输入方式：•列表数据TabularData•多项式Polynomials•用户子程序UserSubroutines列表数据是最常用的输入方式。7Pump——特性曲线8Pump——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Singlecueveatoperatingspeed；2、参考转速下的单根曲线Singlecurveatreferencespeed；3、不同转速下的多条曲线Mutiplecurvesatdifferentspeeds.9在CurveData表单中输入具体数据：1、特性曲线变量的单位Unitsofcurvevariables；2、每根曲线特性数据表如Headvs.flowtables；3、每根曲线的对应转速Curvespeeds；10Pump——特性曲线在Efficiencies表单输入效率数据：11Pump——特性曲线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：12Pump—Q~NPSHR表设计泵的安装位置时，应核算“允许汽蚀余量”NPSHRNetPositiveSuctionHeadRequired10()NPSHRHsm其中：Hs为允许吸上真空度13在NPSHR表单中输入NPSHR数据14Pump——NPSHA1.3NPSHANPSHR根据安装和流动情况可以算出泵进口处的“有效汽蚀余量”NPSHANetPositiveSuctionHeadAvailable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16Pump—示例7.1一水泵将压强为1.5bar的水加压到6bar，水的温度为25C，流量为100m3/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？17Pump—示例7.2一离心泵输送流量为100m3/hr的水，水的压强为1.5bar，温度为25C。泵的特性曲线如下：流量（m3/hr）70.090.0109.0120.0扬程（m）59.054.247.843.0效率（%）64.569.069.066.0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？18Compr压缩机模型1.多变离心压缩机（PolytropicCentrifugalCompressor)2.多变正排量压缩机（PolytropicPositiveDisplacementCompressor)3.等熵压缩机（IsentropicCompressor)4.等熵汽轮机（IsentropicTurbine)Compr模型用于模拟四种单元设备19Compr——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IsentropicusingASMEmethod•GPSA等熵模型IsentropicusingGPSAmethod•ASME多变模型PolytropicusingASMEmethod•GPSA多变模型PolytropicusingGPSAmethod•分片积分多变模型Polytropicusingpiecewiseintegration•正排量模型Positivedisplacement•分片积分正排量模型Positivedisplacementusingpiecewiseintegration20Compr——计算模型21Compr——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•所需功率排出压力•特性曲线所需（产）功率22Compr——模型参数231、等熵效率IsentropicEfficiency对于压缩机对于汽轮机outsinsoutinhhhhCompr——效率Compr模型有三种效率：outinssoutinhhhh24Compr——效率2、多变效率PolytropicEfficiency11ppvkkcck—多变系数253、机械效率MechanicalEfficiency压缩机汽轮机Compr——效率m对气体作功轴功m轴功对气体作功26Compr——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TabularData•多项式Polynomials•扩展多项式ExtendedPolynomials•用户子程序UserSubroutines列表数据是常用的输入方式！27Compr——结果查看从数据浏览器的Compr对象下选择Results查看结果28Compr——示例7.3一压缩机将压强为1.1bar的空气加压到3.3bar，空气的温度为25C，流量为1000m3/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？29Compr——示例7.4一汽轮机用压强为35bar、温度为435C的过热水蒸汽为工作介质，汽轮机的背压为10bar，蒸汽的流量为10000kg/h。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？30MCompr多级压缩机模型1.多级多变压缩机（Multi-stagePolytropicCompressor)2.多级正排量压缩机（Multi-stagePositiveDisplacementCompressor)3.多级等熵压缩机（Multi-stageIsentropicCompressor)MCompr模型用于模拟三种单元设备31MCompr的模型参数有•级数(Numberofstages)指定压缩机的级数。•压缩机模型(Compressormodel)有六种计算模型供选用。•设定方式(Specificationtype)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(Fixdischargepressurefromlaststage)•指定每级排出条件(Fixdischargeconditionsfromeachstage)•用特性曲线确定排出条件(Useperformancecurvestodeterminedischargeconditions)33MCompr——特性曲线多级压缩机特性曲线有三种输入方式：•列表数据TabularData•多项式Polynomials•用户子程序UserSubroutines34MCompr——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。35Valve——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）1.绝热闪蒸到指定出口压力Adiabaticflashforspecifiedoutletpressure2.对指定出口压力计算阀门流量系数Calculatevalveflowcoefficientforspecifiedoutletpressure3.对指定阀门计算出口压力(核算方式)Calculateoutletpressureforspecifiedvalve37Valve——阀门参数•阀门类型(Valvetype)：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(linearflow)、等百分比流量(equalpercentflow)•尺寸(Size)：公称直径运用核算方式时，需输入以下参数：38Valve——阀门参数39Valve——阀门参数以及阀门开度(Opening)：40Valve——计算选项•检查阻塞流动Checkforchokedflow•计算空泡系数Calculatecavitationindex•设置最小出口压力等于阻塞压力Minimumoutletpressure:Setequaltochokedoutletpressure计算阀门小开度状态时计算选项的设置很重要41Valve——计算选项42Valve——结果查看从数据浏览器的Valve对象下选择Results查看结果43Valve——示例7.5水的温度为30C，压强为6bar，流量为150m3/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？44Pipe——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。45Pipe——管段模型46管道参数表：Pipeparameters长度Length直径Diameter内径/管道规格表提升Elevation高度/上升角粗糙度RoughnessPipe——管段参数47Pipe——管段参数48热参数设定表Thermalspecification恒温Constanttemperature线性温度剖型Lineartemperatureprofile绝热（零热负荷）Adiabatic(zeroduty)热衡算PerformenergybalancePipe——热参数设定49Pipe——热参数设定50管件参数表单Fittings连接方式：Connectiontype法兰连接/焊接Flanged/Welded，螺纹连接Screwed管件数量：Numberoffittings闸阀Gatevalves，蝶阀Butterflyvalves90度肘管Large90degreeelbows，直行三通Straighttees，旁路三通Branchedtees其余当量长度：MiscellaneousL/DPipe——管件参数51Pipe——结果查看从数据浏览器的Pipe对象下选择Results查看结果52Pipe——结果查看计算结果还包括流体状态沿管长的分布剖形(Profiles)53Pipe——示例7.6流量为5000kg/h，压强为7bar的饱和水蒸汽流经1084的管道。管道长20m，出口比进口高5m，粗糙度为0.05mm。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20W/m2K。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？54Pipeline——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。55Pipeline——管线模型56在结构表(Configuration)中输入以下参数计算方向Calculationdirection管段结构Segmentgeometry传热选项Thermaloptions物性计算Propertycalculations流动基准Pip