流体输送单元的仿真设计

CAPD基础第三讲SimulationDesignforFluidTransportation流体输送单元的仿真设计流体输送模型的分类1.泵Pump2.压缩机Compr3.多级压缩机MCompr4.阀门Valve5.管道Pipe6.管线Pipeline在ASPENPlus中流体输送单元归属压力改变器(PressureChangers)类别，共六种模型：流体输送模型的分类（2）Pump泵模型Pump——连接Pump模型的连接图如下：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Pump——模型参数（2）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。Pump——模型参数（3）Pump——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。Pump——特性曲线（2）Pump——特性曲线（3）首先选择特性曲线的单位：Pump——特性曲线（4）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.Pump——特性曲线（5）Pump——特性曲线（6）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；Pump——特性曲线（7）Pump——特性曲线（8）在Efficiencies表单输入效率数据：Pump——特性曲线（9）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：Pump——特性曲线（10）用多项式表示特性曲线：Pump——结果查看从数据浏览器的Pump对象下选择Results查看结果Pump—示例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？Pump—示例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？Compr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Compr压缩机模型（2）Compr——连接Compr模型的连接图如下：Compr——计算模型Compr模块提供八种计算模型：•等熵模型Isentropic(Mollier-basedmethods)•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PositivedisplacementusingpiecewiseintegrationCompr——计算模型（2）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•制动马力排出压力•特性曲线所需（产）功率Compr——模型参数(2)1、等熵效率IsentropicEfficiency对于压缩机对于汽轮机inoutinsshhhhoutinsoutinoutshhhhCompr——效率（1）Compr模型有三种效率：Compr——效率（2）2、多变效率PolytropicEfficiency多方系数—kcckkvpp113、机械效率MechanicalEfficiency压缩机汽轮机轴功对气体作功m对气体作功轴功mCompr——效率（3）Compr——效率（4）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。Compr——特性曲线（2）Compr——特性曲线（3）用扩展多项式表示特性曲线:Compr——结果查看从数据浏览器的Compr对象下选择Results查看结果Compr——示例1一压缩机将压强为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？Compr——示例2一汽轮机用压强为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？