Transcript Ilość etapów procesu

Rodzaje kolumn w
ChemCADzie
 Shortcut
Column (SHOR)
 Tower Column (TOWR)
 Tower Plus Column (TPLS)
 SCDS Column (SCDS)
Prosta kolumna: SHOR
1
strumień wlotowy i 2 wylotowe
 Metody obliczeń:
 Sprawdzające

(rating):
Fenske-Underwood-Gilliland (FUG)
 Projektowe:
FUG + lokalizacja zasilania metodą Fenskego
 FUG + lokalizacja zasilania metodą Kirkbride’a

Prosta kolumna: SHOR
Kolumna TOWR
 Tylko
do symulacji
 Do 5 strumieni wlotowych, destylat i
wywar + 4 strumienie wylotowe boczne
 Obliczenia stanu półek z modelu półki
 Uwzględnia sprawność półki
 Uwzględnia występowanie
niemieszających się składników i
dekantację
Kolumna TOWR
Tower Plus Column TPLS
 Szczegółowa
symulacja kolumny
rektyfikacyjnej. Uwzględnia w
obliczeniach
 Boczne
rozdzielacze
 Pompy, orurowanie
 Wymianę ciepła na półkach
(grzanie/chłodzenie)
 Boczne odbiory
Tower Plus Column TPLS
 Można
zdefiniować:
 warunki
na konkretnych
półkach,
 w kondensatorze
 kotle

Tower Plus Column TPLS
 Definicja
kolumn w kilku oknach
Kolumna SCDS
Szczegółowy wielostopniowy moduł
równowag parowo-ciekłych dedykowany
głównie dla układów tworzących
niedoskonałe mieszaniny
 Uwzględnia układy 3 fazowe (z dekantacją)
 Maksymalnie 10 w arkuszu
 Możliwość uwzględnienia reakcji chemicznej:
destylacja reaktywna.

ChemCAD
CC-Therm
Wymiennik ciepła dwustronny
CC-Therm, TEMA

Pozwala na dobór normowanego (wg TEMA
lub DIN) wymiennika (tryb Designe - Sizing)

Podaje się minimalna ilość danych:





Rodzaj procesu
Dopuszczalny spadek ciśnienia
Dopuszczalną prędkość czynników
Zalecaną smukłość
Zakresy




długości rur,
średnic płaszcza,
wycięć przegród
odległości przegród
Wymiennik ciepła dwustronny
CC-Therm, TEMA
 Pozwala
na dobór normowanego (wg
TEMA lub DIN) wymiennika (tryb
Designe - Sizing)
 Obliczane
są:
Optymalny (???) rozmiar płaszcza
 Ilość rur czynnika
 Ilość i prześwit przegród
 Szczegóły konstrukcyjne

Wymiennik ciepła dwustronny
CC-Therm, TEMA
 Umożliwia
symulacje pracy istniejącego
wymiennika (tryb Rating)
 Podaje
się parametry istniejącego
wymiennika
 Program sprawdza, czy podany wymiennik
może pracować w danej aplikacji
TUBULAR
EXCHANGER
MANUFACTURERS
ASSOCIATION, INC.
http://www.tema.org/
Rodzaje wymienników CCTherm
kotły odparowujące ciecz i termosyfonowe
 wyparki z wymuszoną cyrkulacją
 poziomo lub pionowo ustawione skraplacze
 wyparki i grzejniki cienkowarstwowe
 pionowe termosyfony
 skraplacze z zawrotem
 wymienniki konwekcyjne dla faz gazowej i
ciekłej, bez zmiany stanu skupienia)

Inne cechy
Stosować można wszystkie wymienniki typu
TEMA.
 Można stosować pięć typów przegród:
pojedyncze segmentowe, podwójne
segmentowe, potrójne segmentowe, bez rur
w obrębie wycięcia przegród i przegrody
rusztowe.
 Przeprowadzana jest pełna analiza wibracji
dla wszystkich typów wymienników.
 Można wykorzystać wielkość prześwitów
TEMA lub wprowadzić własne wartości
prześwitów.

Rury mogą być gładkie lub żebrowane.
Biblioteka rur Wolverine, HPTI i Wieland
wbudowana jest w program.
 Wewnątrz rur mogą być stosowane
elementy turbulizujące.
 Można rozpatrywać suchą i wilgotną ścianę
po stronie kondensujących par.
 Różnorodne mechanizmy transportu ciepła
są dostępne do wyboru dla użytkownika.

Specyfikacje ogólne – informacje podstawowe
 Typ
procesu wewnątrz rur
1. Sensible flow (przepływ bez zmiany stanu skupienia)
2. Horizontal condensation (skraplanie na ściankach
poziomych)
3. Vertical condensation (skraplanie na ściankach
pionowych)
4. Knock-back condensation (skraplanie z zawrotem)
5. Forced evaporation (wymuszone odparowanie)
6. Falling film evaporation (odp. w spływ. warstewce)
7. Vertical thermosyphon (pionowy termosyfon)
Specyfikacje ogólne – informacje podstawowe
 Typ
procesu w przestrzeni międzyrurowej
1. Sensible flow (przepływ bez zmiany stanu skupienia)
2. Horizontal condensation (skraplanie na ściankach
poziomych)
3. Forced evaporation (wymuszone odparowanie)
4. Pool boiling (odparowanie z lustra cieczy)
5. Horizontal thermosyphon (poziomy termosyfon)
Specyfikacje ogólne – metody modelowania
 Model
dla przestrzeni wewnątrz rur
 Model
dla przepływu laminarnego
 Model dla przepływu burzliwego
 Opory tarcia w układzie jednofazowym
(DP)
 Opory tarcia w układzie dwufazowym(DP)
 Udział fazy gazowej (DP)
 Skraplanie na ściankach pionowych
Specyfikacje ogólne – metody
modelowania
 Model
dla przestrzeni miedzyrurowej
Przepływ w układzie jednofazowym
 Skraplanie w obszarze laminarnym
 Skraplanie w obszarze burzliwym

Wymiennik ciepła dwustronny
CC-Therm, TEMA
Korzystanie z modułu CC-Therm
 Obliczenia bilansowe
 Menu/Sizing/Shell&Tube
 Zaznaczyć wymiennik
 Wskazać, który czynnik wchodzi do
rurek
Nowe typy wymienników (ver.
6)
– płytowy
 Doubel pipe – rura w rurze
 Plate
Obliczenia typu: fouling factor
rating
 Pozwalają
obliczyć opory osadów w
istniejących wymiennikach.
 Podaje się
 Parametry
strumieni
 Parametry wymiennika
 Obliczany jest opór osadu
 Pozwala
określić czy wymiennik jest
zablokowany osadami
Wymiarowanie: Menu - sizing
Pozwala
na wymiarowanie obliczonego
aparatu. Stosuje się do:
– półek w kolumnach
Packing – wypełnień kolumn
Pipes - rur
Shell&Tubes – wymienników płaszczowo rurowych
(CC-Therm)
Air Cooler – schładzacie powietrza
Vessel - zbiorniki
Orifice - kryzy
Control valve – zawory regulujące
Relief device – zawory (urządzenia)
bezpieczeństwa
Trays
CC-Batch - Retyfikacja
okresowa

Podstawowa jednostka operacyjna instalacji:
kolumna okresowa "Batch Column". Składa
się z:
Kotła
(Pot) z ładunkiem (Pot charge)
Kolumny z półkami/wypełnieniem
Skraplacza
Dekantera
Odbiór produktu odbywa się do zbiorników
(Tank) poprzez przełącznik czasowy (Time
switch)
Jest to proces dynamiczny – warunki
zmieniają się w czasie

CC-Batch - Retyfikacja
okresowa
CC-Batch - Etapy procesu
symulacji:
ustalenie składu i ilości wsadu do kolumny,
nie trzeba podawać temperatury zostanie
wyliczona
 Informacje o kolumnie:





Ilość półek
Ilość etapów procesu
Typ skraplacza
Ilości cieczy zatrzymanej na półkach i w
skraplaczu
CC-Batch - Etapy procesu
symulacji:
Parametry
operacji okresowej
Parametry rozpoczęcia etapu
 zbiornik do którego kieruje się destylat
 tryby i wartości specyfikujące pracę kolumny (np.
stopień refluksu, natężenie przepływu destyatu)
 parametry zakończenia etapu
 możliwość dodania wsadu w trakcie destylacji w
zakładce ustawienia dodatkowe (Additional
settings)

CC-Batch - Etapy procesu
symulacji:
 Ustawienia
dotyczące wyświetlania
informacji na ekranie
 Wyświetlany
parametr
 Jakiego miejsca dotyczy
 Wybór składników wyświetlanych
CC-Batch - Etapy procesu
symulacji:
 Uruchomienie
symulacji
 Na
ekranie pojawia się wykres pokazujący
zmianę składu destylatu w czasie
 Przegląd
wyników: wykres – Plot/Batch
Column History
Symulacja przepływu przez
rury


Symbol operacji jednostkowej: "pipe
symulator"
Ważniejsze metody obliczeń:
1.
2.
3.
4.
Izotermiczny przepływ gazu – długie rury
Przepływ jednofazowy
Przepływ dwufazowy (dwie metody)
Metody specjalne dla wody i pary wodnej
Symulacja przepływu przez
rury

Wymiary:


Obliczenia sprawdzające
Projektowe:





Przepływ jednofazowy
Wymiarowanie bazujące na spadku ciśnienia DP/100ft
Wymiarowanie dla dwufazowego przepływu pionowego
Obliczenia wsteczne Pwlot na podstawie Pwyl i
wymiarów
Obliczenie natężenia przepływu przy danych
wymiarach oraz Pwlot i Pwyl
Symulacja przepływu przez
rury

Opcje termiczne:


Przepływ adiabatyczny
Przepływ izotermiczny
Symulacja przepływu przez
rury

Inne parametry:





Średnica rury
Długość rury
Współczynnik szorstkość powierzchni
Wysokość podnoszenia geometrycznego
Współczynnik wnikania ciepła do
otoczenia i temp. otoczenia
Symulacja przepływu przez
rury

Pozostałe zakładki:




Properties - Właściwości medium
Calculated Results - Wyniki obliczeń
Valves - Zawory
Fittings – Armatura: Welded - spawana,
Flanged – łączona kołnierzowo
Zawiesiny ciał stałych w
płynach
 Definicja
ciała stałego – "Pick Solids"
 Definicja rozkładu ziarnowego –
"Particle Size Distribution"
 Wpływ zawartości ciała stałego na
spadek ciśnienia w rurociągu
Symulacja rozdzielania
zawiesin
 Filtry:


ciśnieniowy
próżniowy bębnowy
 Hydrocyklon
 Cyklon
 Elektrofiltr
Filtry


Nazwa operacji jednostkowej – "vacuum
filter" - dwa symbole
Tryby dokonywania obliczeń
0- dla podanej powierzchni filtru oblicz ciśnienie
filtracji
1- dla podanego ciśnienia filtracji oblicz
powierzchnię
2- dla podanego ciśnienia i powierzchni
obliczane natężenie przepływu zawiesiny
Filtry

Typy filtrów

Obrotowy filtr bębnowy, wymaga
specyfikacji:





kąta czynnego filtra (zanurzenia w zawiesinie)
prędkości obrotowej bębna (obr./min)
Filtr stałociśnieniowy, typowy
Prosty bilans materiałowy
Tu można tez podać opór przegrody
Filtry

Charakterystyka osadu:




Opór właściwy osadu 0 [m/kg]
  0 DP s
Współczynnik ściśliwości osadu s
Wilgotność osadu (jeżeli nie podana to CC
oblicza z dodatkowych parametrów osadu)
Strata ciała stałego (odniesiony do całości)
z filtratem
Filtry

Opcjonalne parametry osadu





Rozmiar cząstek ciała stałego
Sferyczność
Porowatość osadu
Współczynnik kształtu
Modelowanie filtracji nie wpływa na
skład ziarnowy strumieni
Hydrocyklon
Nazwa
jednostki operacyjnej "Hydrocyclone "
Metody obliczeń:
0 - Dahlstrom empiryczna
 1 - Bradley teoretyczna


Tryby obliczeń
0 – projektowy
 1 – obliczenia sprawdzające

Model
przyjmuje typowe stosunki wymiarów
geometrycznych
Hydrocyklon
 Parametry
urządzenia do podania w
trybie obliczeń sprawdzających

Wymagane:


Średnica cyklonu
Opcjonalne:

ilość cyklonów
Hydrocyklon
 Parametry
urządzenia obliczane w
trybie obliczeń sprawdzających
średnica cząstki o skuteczności sepracji
50%
 skuteczność średnia
 spadek ciśnienia

Hydrocyklon
Parametry
urządzenia obliczane w trybie
obliczeń projektowych

Wymagane:


Skuteczność (Efficiency)
Opcjonalne:
Średnica cząstki, dla której podano efektywność
 Dopuszczalny spadek ciśnienia
 Maksymalna średnica
 Maksymalny spadek ciśnienia
 Maksymalna ilość cyklonów

Hydrocyklon
Parametry urządzenia obliczane w trybie
projektowym

średnica cyklonu
 ilość cyklonów
 średnica cząstki o skuteczności sepracji 50%
 spadek ciśnienia
 skuteczność
 standardowe stosunki wymiarów geometrycznych

Cyklon
 Nazwa
jednostki operacyjnej: "Cyclone"
 Tryby obliczeń


0 – obliczenia sprawdzające
1 – obliczenia projektowe
 Modele


obliczeniowe
0 - metoda Kocha i Lichta
1 - Metoda Rosina, Rammlera, Intelmanna
Cyklon

Typ obliczeń
0 – domyślna geometria, wysoka
skuteczność
 1 – domyślna geometria, średnia
skuteczność
 2 – geometria definiowana przez
użytkownika

W typach 0 i 1 nie ma możliwości zmiany
geometrii cyklonu
Cyklon

Parametry urządzenia do podania w
trybie obliczeń sprawdzających

Wymagane:


Średnica cyklonu
Opcjonalne:

ilość cyklonów
Cyklon

Parametry urządzenia obliczane w
trybie obliczeń sprawdzających


Skuteczność średnia
spadek ciśnienia
Cyklon

Parametry urządzenia do podania w
trybie projektowym

Wymagane:


Skuteczność (Efficiency)
Opcjonalne:
Dopuszczalny spadek ciśnienia
 Maksymalna ilość cyklonów

Cyklon

Parametry urządzenia obliczane w
trybie projektowym





średnica cyklonu
ilość cyklonów
spadek ciśnienia
ogólna skuteczność
domyślne wymiary geometryczne
Cyklon
Model cyklonu uwzględnia
skuteczność dla poszczególnych
klas ziarnowych. Można sprawdzić
skład ziarnowy pyłu unoszonego z
gazem oraz wydzielonego w
cyklonie.
Elektrofiltr
 Nazwa
jednostki operacyjnej (Electrostatic
Precipitator)
 Tryby obliczeń:


0 – projektowy
1 – obliczenia sprawdzające
Elektrofiltr

Parametry wprowadzane trybu projektowego:
stała dielektryczna względem powietrza
 natężenie pola elektrycznego elektrod ładującej i
zbierającej
 wymagana skuteczność
 opcjonalnie spadek ciśnienia na aparacie


Parametry obliczane trybu projektowego
Powierzchnia elektrod
 Skuteczność ogólna

Elektrofiltr

Parametry wprowadzane trybu sprawdzającego:





stała dielektryczna względem powietrza
natężenie pola elektrycznego elektrod ładującej i
zbierającej
powierzchnia elektrod
opcjonalnie spadek ciśnienia na aparacie
Parametry obliczane trybu projektowego

Skuteczność ogólna