Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Các đoạn ống (Pipe Segment)

2 Các đoạn ống (Pipe Segment)

Tải bản đầy đủ - 0trang

www.thuvien247.net

suất đầu vào cho đoạn ống tiếp theo. Tiếp tục như vậy theo chiều

dài toàn tuyến ống cho đến khi áp suất ra cuối cùng được xác định.

Những tuyến ống có thể tính tốn theo các hướng khác nhau. Nói

chung, thường được tiến hành từ đầu mà tại đó nhiệt độ đã biết

(nhiệt độ thường chỉ biết tại một đầu mà không biết ở cả hai đầu

của tuyến ống). Sau đó HYSYS từng bước dọc theo tuyến ống từ

điểm đầu này, sử dụng những áp suất khác nhau đã được cung cấp

hay từ giá trị ước tính ban đầu. Nếu điểm bắt đầu là đầu cuối cùng

của toàn tuyến ống, thì HYSYS sẽ tính ngược lại qua tồn bộ tuyến

ống. Tại đầu cuối của toàn tuyến ống HYSYS so sánh các kết quả

tính tốn từ những tham số và các thông tin đã biết khác, và nếu cần

thiết sẽ khởi động lại q trình với những giá trị ước tính mới.

Một số đặc tính của các cách thức tính tốn được đưa ra dưới đây:

Tính tốn theo Độ giảm áp

Giả sử nguồn nguyên liệu, sản phẩm và dòng năng lượng đã được

liên kết với tuyến ống với các thông tin sau đây :

- Lưu lượng dòng

- Chiều dài, đường kính ống và sự thay đổi độ cao

- Thông tin về truyền nhiệt

- Có ít nhất nhiệt độ của một dòng và một giá trị áp suất

Delta P phương pháp 1:

1.Tại một đầu đã biết T

và P, tính giá trị T và

P ở đầu ra của đoạn

ống đầu tiên.

2.Chuyển sang đoạn ống

tiếp theo, sử dụng giá

trị đầu ra của đoạn

ống trước đó làm giá

trị đầu vào để tính

tốn tiếp.

3.Tiếp tục dọc theo tồn

tuyến ống cho đến khi

tồn tuyến ống được

tính tốn xong.



Có 2 phương pháp khác nhau để tính tốn theo độ giảm áp :

Phương pháp thứ nhất:

Nếu xác định được nhiệt độ và áp suất tại cùng một đầu của đường

ống, thì sau đó tính cân bằng năng lượng và cân bằng khối lượng

cho mỗi đoạn ống, giá trị nhiệt độ và áp suất của dòng tại đầu kia

của đường ống được xác định.

Phương pháp thứ hai:

Nếu biết giá trị nhiệt độ của một dòng và áp suất của dòng khác,

cần có một vòng lặp để tính tốn cho q trình :

- Trước hết ước tính giá trị áp suất cho dòng đã biết nhiệt độ.



9



www.thuvien247.net

Delta P phương pháp 2:

1. Ước tính giá trị P cho

dòng tại đầu đã biết T.

2. Tính giá trị T và P ở đầu

ra của đoạn ống đầu

tiên.

3. Chuyển sang đoạn ống

tiếp theo, sử dụng giá trị

đầu ra của đoạn ống

trước đó làm giá trị đầu

vào để tính tốn tiếp.

4. Tiếp tục dọc theo tồn

tuyến ống.

5. Nếu giá trị P tính khác

với giá trị P ước tính,

lặp lại từ bước 1.



Tính theo chiều dài:

1.Ước tính chiều dài. Tại

đầu đã biết T, tính giá trị

T và P ở đầu ra của

đoạn ống đầu tiên.

2. Chuyển sang đoạn ống

tiếp theo, sử dụng giá trị

đầu ra của đoạn ống

trước đó làm giá trị đầu

vào để tính tốn tiếp.

3.Tiếp tục dọc theo tồn

tuyến ống.

4.Nếu giá trị P tính khác

với giá trị P ước tính,

lặp lại từ bước 1.



- Tiếp theo giá trị áp suất và nhiệt độ tại đầu kia của tuyến ống

được xác định từ tính cân bằng năng lượng và cân bằng khối

lượng như phương pháp thứ nhất.

- Nếu kết quả tính áp suất nhận được khác với áp suất ước tính

thì phải ước tính một giá trị áp suất mới và tính lại cân bằng

năng lượng và cân bằng khối lượng.

- Tiếp tục cho tới khi giá trị P tính tốn và P ước tính đạt được

sự sai khác trong giới hạn cho phép.

Phương pháp này được áp dụng tính tốn độ giảm áp cho những

chỗ nối, các hiệu ứng ma sát, thuỷ tĩnh.

Tính tốn theo Chiều dài

Giả sử có dòng ngun liệu, sản phẩm và dòng năng lượng đã liên

kết với đoạn ống, cần cung cấp những thơng tin sau :

- Lưu lượng dòng

- Thơng tin về truyền nhiệt

- Đường kính ống

- Áp suất đầu vào và áp suất đầu ra (hoặc một giá trị áp suất và

độ giảm áp)

- Một giá trị nhiệt độ của dòng

- Ước tính chiều dài ban đầu

Với mỗi đoạn ống, ước tính chiều dài, với những tham số dòng đã

biết sử dụng để tính tốn áp suất và nhiệt độ của những dòng chưa

biết. Nếu giá trị tính tốn áp suất và áp suất thực tế không bằng

nhau (trong khoảng sai số do người sử dụng đặt ra) thì phải ước tính

chiều dài mới và tiếp tục tính tốn lại.

Giá trị ước tính ban đầu mà tốt thì sẽ giảm thời gian các bước tính

sau rất nhiều.

Tính tốn theo lưu lượng dòng

Giả sử có dòng ngun liệu, sản phẩm và dòng năng lượng đã được

liên kết với đoạn ống, yêu cầu cung cấp những thông tin sau:

-



Chiều dài và đường kính ống



-



Thơng tin về truyền nhiệt

10



www.thuvien247.net

-



Áp suất đầu vào và áp suất đầu ra



-



Nhiệt độ của một dòng



-



Ước tính lưu lượng dòng ban đầu



Sử dụng giá trị lưu lượng dòng ước tính ban đầu và các điều kiện đã

biết (tại đầu đã biết nhiệt độ), HYSYS sẽ tính tốn áp suất ở đầu

kia. Nếu áp suất tính tốn khác với áp suất thực tế thì sẽ phải ước

lượng lại giá trị lưu lượng dòng và tính tốn tiếp tục lại từ đầu.

Giá trị ước tính ban đầu mà tốt thì sẽ giảm thời gian các bước tính

sau rất nhiều.

Cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng của đoạn ống

Các thuật tốn tổng cộng bao gồm 3 vòng lặp. Vòng lặp ngồi lặp

lại các thơng số của các đoạn ống (phương pháp tính theo áp suất,

chiều dài hoặc lưu lượngdòng), vòng giữa thực hiện tính tốn nhiệt

độ và vòng trong cùng tính tốn áp suất. Vòng lặp giữa và trong

cùng thực hiện phương pháp cát tuyến để nhanh chóng đạt sự hội

tụ. Áp suất và nhiệt độ đuợc tính toán theo các bước sau:

1. Nhiệt độ và áp suất đầu vào tham gia vào các q trình tính cân

bằng vật chất và cân bằng năng lượng

2. Sử dụng giá trị ước lượng ban đầu cho nhiệt độ và gradient áp

suất, tính tốn nhiệt độ và áp suất đầu ra

3. Các tính chất của dòng được tính tốn trên cơ sở các điều kiện

đầu vào và ước tính đầu ra.

4. Những tính chất này, cùng với áp suất đầu vào, đã tham gia vào

thuật toán gradient áp suất (Beggs - Brill, Gregory - Aziz Mandhane, hoặc OLGAR).

5. Với gradien áp suất có thể tính tốn được áp suất đầu ra.

6. So sánh áp suất tính tốn với áp suất ước lượng, nếu sai khác

vượt quá giá trị cho phép 0.01 % thì ước lượng lại giá trị áp suất

đầu ra, và lặp lại từ các bước 3 đến bước 6.

7. Khi áp suất vòng lặp trong đã hội tụ, giá trị nhiệt độ đầu ra được

tính tốn như sau:



11



www.thuvien247.net

- Nếu U và nhiệt độ mơi trường đã xác định, thì nhịêt độ đầu ra

đuợc xác định theo biểu thức:

Q = UADTLM



(4.1)



Q = Qin – Qout



(4.2)



Trong đó : Q là nhiệt lượng trao đổi

U là hệ số truyền nhiệt toàn bộ

DTLM là log giá trị nhiệt độ trung bình

Qin



lưu lượng nhiệt dòng vào



Q out



lưu lượng nhiệt dòng ra



- Nếu cả hai giá trị nhiệt độ đầu vào và đầu ra của tuyến ống đã

biết, nhiệt độ đầu ra của đoạn ống được tính bằng phép nội suy

tuyến tính. Nhiệt lượng của dòng sẽ được tính tốn qua cân bằng

năng lượng.

- Nếu biết nhiệt lượng của dòng, nhiệt độ đầu ra sẽ được tính tốn

từ Pressur-Enthalpy flash.

Khi nhiệt độ và áp suất của đoạn ống đã được tính tốn, so sánh với

nhiệt độ đầu ra ước tính ban đầu. Nếu giá trị sai khác vượt quá

0.01oC, ước tính giá trị nhiệt độ đầu ra mới và lặp lại tính tốn từ

bước 3.

8. Khi cả hai giá trị nhiệt độ và áp suất hội tụ, kết quả tính đầu ra sẽ

được sử dụng làm giá trị đầu vào để tính tốn cho đoạn ống tiếp

theo, cứ như vậy tiếp tục cho đến hết tồn bộ tuyến ống.



4.2.2 Design tab

Trong Design tab có 5 trang: Conections,

Caculations, User variable, và Note page.



Parameter,



Conections Page

Trong trang này phải xác định các dòng vật chất Feed và Product,

có thể thực hiện bằng cách chọn feed và product từ hộp danh sách

kéo thả. Có thể tạo ra những dòng mới bằng cách chọn và nhập tên

dòng mới trong Edit Bar



12



www.thuvien247.net



Ngồi liên kết các dòng vật chất, có thể liên kết dòng năng lượng

với Pipe Segment. Có thể thay đổi tên của đoạn ống này nếu cần

thiết.

Parameter Page

Trong nhóm các thơng số gradient áp suất, có thể chọn phương

pháp gradient sử dụng cho tính tốn dòng hai pha (VL).



Có những lựa chọn dưới đây :



13



www.thuvien247.net

- Beggs and Brill

- Gregory Aziz Mandhane

- OLGAS

Với dòng một pha, phương trình Dancy được dùng để dự dốn độ

giảm áp. Phương trình này là dạng biến đổi của phương trình năng

lượng cơ học, có tính đến sự mất mát do ma sát làm ảnh hưởng đến

thế năng.

Nhiệt lượng mất mát toàn phần trong đoạn ống được thể hiện trong

mục Duty. Toàn bộ nhiệt lượng mất mát có thể tính tốn bằng cách

sử dụng hệ số truyền nhiệt ước tính hoặc xác định trong Heat

Transfer page của trong Rating Tab.

Có thể xác định độ giảm áp tổng cộng cho hệ thống. Độ giảm áp

bao gồm: mất mát do ma sát, áp suất thuỷ tĩnh, và các đoạn nối.

Nếu độ giảm áp tổng cộng không xác định trong Parameter page thì

sẽ được HYSYS tính tốn theo tất cả các số liệu đã được cung cấp.

Gravitational Energy Change (sự thay đổi năng lượng do trọng

lực) hiển thị sự thay đổi thế năng của dòng chất lỏng dọc theo chiều

dài ống. Nó đước xác định theo tồn bộ sự thay đổi độ cao, dựa vào

tổng độ cao của mỗi đoạn ống trong Sizing page của Rating tab.

Khi độ giảm áp được xác định, PIPE SEGMENT có thể được dùng

để tính tốn hoặc chiều dài của các đoạn ống hoặc lưu lượng dòng

vật chất dọc theo chiều dài ống.

Chú ý rằng kiểu tính tốn (theo độ giảm áp, chiều dài, lưu lượng

dòng) khơng phải khai báo, mà tuỳ thc vào thông tin được cung

cấp HYSYS sẽ tự động xác định phương pháp tính tốn.

Độ giảm áp tổng cộng có thể được khai báo trước hoặc được HYSYS

tính tốn, là tổng của độ giảm áp do ma sát, áp suất thuỷ tĩnh và tại các

chỗ nối. Khi có dòng hai pha, thể tích tương ứng dựa trên định luật

hỗn hợp được thực hiện để tính tốn cho một pha lỏng giả. Vì vậy cần

cẩn thận với các hệ 3 pha. Độ giảm áp hiện thời có thể thay đổi với

các chế độ dòng chảy khác nhau, và với các hệ nhũ tương.

Beggs and Brill Pressure Gradient

Beggs - Brill là phương pháp dựa trên cơ sở tính tốn cho hỗn hợp

khơng khí - nước tại những điều kiện khác nhau, và có thể áp dụng



14



www.thuvien247.net

được cho dòng chảy có độ nghiêng. Trong Beggs – Brill, chế độ

dòng chảy được xác định qua việc sử dụng chỉ số Foude và hàm

lượng dòng lỏng vào. Lưu đồ dòng chảy dựa trên dòng chảy theo

phương nằm ngang trong 4 chế độ: dòng phân tầng (segregeted),

dòng gián đoạn (intermittent), dòng phân phối (distributed) và dòng

quá độ (transition). Khi một chế độ dòng đã được xác định, mức

chất lỏng trong các ống được tính tốn cho đường ống nằm ngang,

sử dụng hiệu chỉnh với các chế độ đó. Hệ số được áp dụng cho

mức chất lỏng trong các ống có độ dốc. Từ mức chất lỏng này, với

hỗn hợp hai pha hệ số ma sát được tính toán và gradien áp suất

được xác định.



Gregory Aziz Mandhane Pressure Gradient

Gregory Aziz Mandhande là mơ hình phù hợp để xác định sự giảm

áp trong dòng hai pha.



15



www.thuvien247.net



OLGAS Pressure Gradient

OLGAS sử dụng mơ hình cơ học cho một trong bốn chế độ dòng

chảy chính: phân tầng (stratified), dòng chảy vòng (annular), dòng

chảy chậm (slug) và dòng chảy có bọt phân tán (dispersed bubble).

Phương pháp này phần lớn dựa trên số liệu của phòng thí nghiệm

dòng hai pha SINTEF của Nauy.

OLGAS dự đoán gradien áp suất, mức chất lỏng và chế độ dòng.

OLGAS đã được thử nghiệm ở các độ nghiêng khác nhau với góc

nghiêng từ nằm ngang tới thẳng đứng. OLGAS cho một dự báo

chung tốt nhất về độ giảm áp và mức chất lỏng.

Calculations Page



Có thể cung cấp các số liệu tính tốn cho trang này.



16



www.thuvien247.net

Field



Mơ tả



Pressure Tolerance



Được sủ dụng để so sánh với áp suất

tính tốn trong vòng lặp



Temperature

Tolerance



Được sủ dụng để so sánh với nhiệt độ

tính tốn trong vòng lặp



Heat Flow Tolerance



Được sủ dụng để so sánh với dòng

nhiệt tính tốn trong vòng lặp



Length Initial Guess



Được sử dụng trong thuật tốn tính

tốn chiều dài



Flow Initial Guess



Được sử dụng trong thuật tốn tính

tốn dòng vật chất



Flow Step Size



Được sử dụng trong thuật tốn tính

tốn dòng vật chất



Default Increments



Số đoạn ống có thay đổi độ cao, xuất

hiện ở mỗi ống trong Dimensions page



Khi tính tốn theo chiều dài ống hay theo lưu lượng dòng thì dự

đốn ban đầu tốt và độ dài bước chọn phù hợp sẽ giảm được thời

gian tính tốn.

User Variables Page

Trang này cho phép người sử dụng tạo và thay đổi các biến trong

mô phỏng bằng HYSYS. Để có thêm thơng tin chi tiết, xem trong

User Variable của tài liệu Customization Guide.

Notes Page

Trang này cho phép soạn thảo dạng văn bản, có thể ghi chép lại bất

kỳ một lệnh nào hay một thông tin trong pipe segment hay trong mơ

phỏng nói chung



4.2.3 Đánh giá (Rating Tab)

Rating tab có thể truy cập vào 2 trang: sizing và heat transfer. Trong

Sizing page phải cung cấp các thông tin về kích thước của các đoạn

ống. Trong trang heat transfer nhiệt bị mất mát trong các đoạn ống

có thể xác định hoặc tính tốn qua các thơng số trao đổi nhiệt .

17



www.thuvien247.net

Sizing Page

Trong trang này độ dài và chiều cao của các đoạn ống đã được xây

dựng. Có thể cung cấp thông tin chi tiết cho từng đoạn nối hay các

đoạn ống trong PIPE SEGMENT đang được mô phỏng. Một số

lượng không giới hạn các đoạn ống hay đoạn nối bạn có thể đưa

vào trang này.



Để có chiều dài ống mơ phỏng trong HYSYS, các thông số cho mỗi

đoạn ống phải được nhập riêng biệt, cả cho các đoạn nối.

Quá trình xây dựng mơ hình chiều dài ống được minh họa bằng sơ

đồ dưới đây. Trong sơ đồ tuyến ống dài AD được nối bởi các đoạn

A, B, C, D với 3 đầu nối F1, F2 và F3 .



Nhìn vào bảng bên dưới Fitting/Pipe, Leng và Elevation được

nhập vào đặc trưng của tuyến ống dài AD. Mỗi đoạn ống và đầu nối

được ký hiệu đầy đủ. Chú ý rằng đoạn ống nằm ngang có Elevation

18



www.thuvien247.net

bằng 0. Vị trí Elevation (tăng độ cao) cho thấy đầu ra có độ cao lớn

hơn đầu vào.



Để xác định đầy đủ tuyến ống, cần phải cung cấp sơ đồ tuyến ống,

đường kính (đường kính danh nghĩa hoặc đường kính trong và

đường kính ngồi), dòng vật chất và số của các đoạn ống trong

tuyến ống. Các đoạn nối cũng cần có giá trị đường kính trong.

Lưu ý: khi chỉ có một đoạn ống, HYSYS sẽ tinh tốn đường kính

trong của ống khi biết chênh lệch áp suất và chiều dài ống.

Adding Segments

Có thể thêm đoạn ống vào Length – Elevation Profile trong giao

diện đang hiển thị (được biểu diễn trong hình dưới) bằng cách bấm

vào phím Add Segment.



19



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Các đoạn ống (Pipe Segment)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×