《第2讲 流体输送单元的仿真设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2讲 流体输送单元的仿真设计（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工设计软化工设计软 件件 第二讲第二讲Simulation DesignSimulation Designfor Fluid Transportation for Fluid Transportation流体输送单元流体输送单元的的仿真设计仿真设计流体输送模流体输送模 型的分类型的分类1. 1. 泵泵PumpPump 2. 2. 压缩机压缩机ComprCompr 3. 3. 多级压缩机多级压缩机MComprMCompr 4. 4. 阀门阀门ValveValve 5. 5. 管道管道PipePipe 6. 6. 管线管线P Pipelineipeline在在ASPEN PlusASPEN Pl
2、us中流体输送单元归属压力改变中流体输送单元归属压力改变 器器 ( (Pressure ChangersPressure Changers) )类别，共六种模型：类别，共六种模型：流体输送模流体输送模 型的分类型的分类（2 2）Pump Pump 泵泵 模型模型1 1、泵泵（Pump)Pump)2 2、水轮机水轮机（Hydraulic Turbine)Hydraulic Turbine)Pump Pump 模型用于模拟泵和水模型用于模拟泵和水 轮机两种单元设备轮机两种单元设备Pump Pump 泵泵 模型模型 （2 2）Pump Pump 连接连接 Pump Pump 模型的连接图如下模型的连
3、接图如下 ：Pump Pump 模型参数模型参数PumpPump 模型模型有五种工作方式有五种工作方式 ： 指定模型指定模型参数参数 计计计计算算结结果果参数参数 排出压力排出压力所需（产）功率所需（产）功率 压力增量压力增量所需（产）功率所需（产）功率 压力比率压力比率所需（产）功率所需（产）功率 所需（产）功率所需（产）功率排出压力排出压力 特性曲线特性曲线所需（产）功率所需（产）功率Pump Pump 模型参数模型参数（2 2）最最简单简单简单简单 的用法是指定出口的用法是指定出口压压压压力力 ( (Discharge Discharge pressurepressure) )，并，并给
4、给给给定定泵泵泵泵的的 水力学效率水力学效率( (Pump Pump EfficiencyEfficiency) )和和驱驱驱驱 动动动动机效率机效率( (Driver Driver EfficiencyEfficiency) )，计计计计算算 得到出口流体状得到出口流体状态态态态和所需的和所需的轴轴轴轴功率功率 和和驱动驱动驱动驱动 机机电电电电功率。功率。Pump Pump 模模 型参数型参数（3 3）Pump Pump 特性曲线特性曲线标标标标准的准的设计设计设计设计 方法是使用方法是使用泵泵特性曲特性曲 线线( (Performance curvePerformance curve)
5、)。特性曲。特性曲线线有有 三种三种输输输输入方式：入方式： 列表数据列表数据Tabular DataTabular Data 多项式多项式PolynomialsPolynomials 用户子程序用户子程序User SubroutinesUser Subroutines列列表数据是最常用的表数据是最常用的输输输输入方式。入方式。Pump Pump 特特 性曲线性曲线（2 2）Pump Pump 特性曲线特性曲线（3 3） 首先首先选择选择 特性曲特性曲线线的的单单位位：Pump Pump 特性曲线特性曲线（4 4）然后然后选择选择 特性曲特性曲线线的数目，有三个的数目，有三个选项选项 ： 1
6、1、操作操作转转转转速下的速下的单单单单根曲根曲线线线线Single Single cuevecueve at operating speed at operating speed； 2 2、参考参考转转转转速下的速下的单单单单根曲根曲线线线线Single curveSingle curve at reference speedat reference speed； 3 3、不同不同转转转转速下的多条曲速下的多条曲线线线线MutipleMutiple curves at different speeds . curves at different speeds .Pump Pump 特性曲线特
7、性曲线（5 5）Pump Pump 特性曲线特性曲线（6 6）在在Curve DataCurve Data表表单单单单中中输输输输入具体数据入具体数据： 1 1、特性曲、特性曲线变线变线变线变 量的量的单单单单位位Units of curve variablesUnits of curve variables； 2 2、每根曲、每根曲线线线线特性数据表特性数据表如如 Head vs. flow tablesHead vs. flow tables； 3 3、每根曲、每根曲线线线线的的对应转对应转对应转对应转 速速Curve speedsCurve speeds；Pump Pump 特性曲线特性
8、曲线（7 7）Pump Pump 特性曲线特性曲线（8 8） 在在EfficienciesEfficiencies表表单输单输单输单输 入效率数据：入效率数据：Pump Pump 特性曲线特性曲线（9 9）当当泵泵的操作的操作转转速与特性曲速与特性曲线线的的转转速速 不同不同时时，还还要要输输入操作入操作转转速数据速数据：Pump Pump QNPSHR QNPSHR 表表设计泵设计泵设计泵设计泵 的安装位置的安装位置时时时时，应应应应核算核算“ “必必 需汽需汽蚀蚀蚀蚀余量余量” ” NPSHRNPSHRN Net et P Positive ositive S Suction uction
9、 H Head ead R Requiredequired其中：Hs 为允许吸上真空度Pump Pump QNPSHR QNPSHR 表表（2 2） 在在NPSHRNPSHR表表单单单单中中输输输输入入NPSHRNPSHR数据数据Pump Pump NPSHANPSHA根据安装和流根据安装和流动动动动情况可以算出情况可以算出泵进泵进泵进泵进 口口处处处处 的的“ “有效汽有效汽蚀蚀蚀蚀余量余量” ” NPSHANPSHAN Net et P Positive ositive S Suction uction H Head ead A Availablevailable在在实际实际实际实际 使用
10、条件下，使用条件下，选择选择选择选择 的的泵应该满泵应该满泵应该满泵应该满 足足Pump Pump 结果查看结果查看从数据从数据浏览浏览浏览浏览 器的器的PumpPump对对对对象下象下选择选择选择选择 ResultsResults查查查查看看结结结结果果Pump Pump 示例示例 1 1一水泵将压强为一水泵将压强为 1.5 bar1.5 bar 的水加压到的水加压到 6 6 barbar，水的温度为，水的温度为 25 25 C C，流量为流量为 100 m100 m3 3/h/h。泵的效率为泵的效率为 0.680.68，驱动电机的效率为，驱动电机的效率为 0.950.95。求：泵提供给流体
11、的功率、泵所需要的轴功求：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？率、以及电机消耗的电功率各是多少？Pump Pump 示例示例 2 2一离心泵输送流量为一离心泵输送流量为 100 m100 m3 3/hr/hr 的水，水的的水，水的压强为压强为 1.5 bar1.5 bar，温度为，温度为 25 25 C C。泵的特性曲线如下：。泵的特性曲线如下：流量（流量（mm3 3/hr/hr） 70.0 90.0 109.0 120.070.0 90.0 109.0 120.0扬程（扬程（mm） 59.0 54.2 47.8 43.059.0 54.2 47.8 43.0效
12、率（效率（%） 64.5 69.0 64.5 69.0 69.069.0 66.0 66.0求：求： 泵的出口压力泵的出口压力、提供给流体的功率、泵所需要的轴提供给流体的功率、泵所需要的轴功率各是多少？功率各是多少？Compr Compr 压压 缩机模型缩机模型1. 1.多变离心压缩机多变离心压缩机（PolytropicPolytropic Centrifugal Centrifugal Compressor)Compressor)2. 2.多变正排量压缩机多变正排量压缩机（PolytropicPolytropic Positive Positive Displacement Compress
13、or)Displacement Compressor)3. 3.等熵压缩机等熵压缩机（Isentropic Compressor)Isentropic Compressor)4. 4.等熵汽轮机等熵汽轮机（Isentropic Turbine)Isentropic Turbine)Compr Compr 模型用于模拟四种单元设备模型用于模拟四种单元设备Compr Compr 压缩压缩 机模型机模型（2 2）ComprCompr 连接连接 Compr Compr 模型的连接图如下：模型的连接图如下：Compr Compr 计算模型计算模型 ComprCompr 模模块块块块提供提供八种八种计计计
14、计算模型：算模型： 标准等熵模型标准等熵模型 IsentropicIsentropic ASMEASME等熵模型等熵模型 Isentropic using ASME methodIsentropic using ASME method GPSAGPSA等熵模型等熵模型 Isentropic using GPSA methodIsentropic using GPSA method ASMEASME多变模型多变模型 PolytropicPolytropic using ASME method using ASME method GPSAGPSA多变模型多变模型 PolytropicPolytropic using GPSA method using GPSA method 分片积分多变模型分片积分多变模型 PolytropicPolytropic using piecewise using piecewiseintegration integration 正排量模型正排量模型 Positive displacementPositive displacement 分片积分正排
