Rodzaje kolumn w ChemCADzie

Prezentacja na temat: "Rodzaje kolumn w ChemCADzie"— Zapis prezentacji:

1

2 Rodzaje kolumn w ChemCADzie
Shortcut Column (SHOR) Tower Column (TOWR) Tower Plus Column (TPLS) SCDS Column (SCDS)

3 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

4 Prosta kolumna: SHOR

5 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

6 Kolumna TOWR

7 Tower Plus Column TPLS Szczegółowa symulacja kolumny rektyfikacyjnej. Uwzględnia w obliczeniach Boczne rozdzielacze Pompy, orurowanie Wymianę ciepła na półkach (grzanie/chłodzenie) Boczne odbiory

8 Tower Plus Column TPLS Można zdefiniować: warunki na konkretnych
półkach, w kondensatorze kotle

9 Tower Plus Column TPLS Definicja kolumn w kilku oknach

10 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.

11 ChemCAD CC-Therm

12 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

13 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

14 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

15 TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION, INC.

16 Rodzaje wymienników CC-Therm
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)

17 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.

18 Rury mogą być gładkie lub żebrowane
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.

19 Specyfikacje ogólne – informacje podstawowe
Typ procesu wewnątrz rur Sensible flow (przepływ bez zmiany stanu skupienia) Horizontal condensation (skraplanie na ściankach poziomych) Vertical condensation (skraplanie na ściankach pionowych) Knock-back condensation (skraplanie z zawrotem) Forced evaporation (wymuszone odparowanie) Falling film evaporation (odp. w spływ. warstewce) Vertical thermosyphon (pionowy termosyfon)

20 Specyfikacje ogólne – informacje podstawowe
Typ procesu w przestrzeni międzyrurowej Sensible flow (przepływ bez zmiany stanu skupienia) Horizontal condensation (skraplanie na ściankach poziomych) Forced evaporation (wymuszone odparowanie) Pool boiling (odparowanie z lustra cieczy) Horizontal thermosyphon (poziomy termosyfon)

21 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

22 Specyfikacje ogólne – metody modelowania
Model dla przestrzeni miedzyrurowej Przepływ w układzie jednofazowym Skraplanie w obszarze laminarnym Skraplanie w obszarze burzliwym

23 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

24 Nowe typy wymienników (ver. 6)
Plate – płytowy Doubel pipe – rura w rurze

25 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

26 Wymiarowanie: Menu - sizing
Pozwala na wymiarowanie obliczonego aparatu. Stosuje się do: Trays – 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

27 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

28 CC-Batch - Retyfikacja okresowa

29 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

30 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)

31 CC-Batch - Etapy procesu symulacji:
Ustawienia dotyczące wyświetlania informacji na ekranie Wyświetlany parametr Jakiego miejsca dotyczy Wybór składników wyświetlanych

32 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

33 Symulacja przepływu przez rury
Symbol operacji jednostkowej: "pipe symulator" Ważniejsze metody obliczeń: Izotermiczny przepływ gazu – długie rury Przepływ jednofazowy Przepływ dwufazowy (dwie metody) Metody specjalne dla wody i pary wodnej

34 Symulacja przepływu przez rury
Wymiary: Obliczenia sprawdzające Projektowe: Przepływ jednofazowy Wymiarowanie bazujące na spadku ciśnienia P/100ft Wymiarowanie dla dwufazowego przepływu pionowego Obliczenia wsteczne Pwlot na podstawie Pwyl i wymiarów Obliczenie natężenia przepływu przy danych wymiarach oraz Pwlot i Pwyl

35 Symulacja przepływu przez rury
Opcje termiczne: Przepływ adiabatyczny Przepływ izotermiczny

36 Symulacja przepływu przez rury
Inne parametry: Średnica rury Długość rury Współczynnik szorstkość powierzchni Wysokość podnoszenia geometrycznego Współczynnik wnikania ciepła do otoczenia i temp. otoczenia

37 Symulacja przepływu przez rury
Pozostałe zakładki: Properties - Właściwości medium Calculated Results - Wyniki obliczeń Valves - Zawory Fittings – Armatura: Welded - spawana, Flanged – łączona kołnierzowo

38 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

39 Symulacja rozdzielania zawiesin
Filtry: ciśnieniowy próżniowy bębnowy Hydrocyklon Cyklon Elektrofiltr

40 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

41 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

42 Filtry Charakterystyka osadu: Opór właściwy osadu 0 [m/kg]
Współczynnik ściśliwości osadu s Wilgotność osadu (jeżeli nie podana to CC oblicza z dodatkowych parametrów osadu) Strata ciała stałego (odniesiony do całości) z filtratem

43 Filtry Opcjonalne parametry osadu
Rozmiar cząstek ciała stałego Sferyczność Porowatość osadu Współczynnik kształtu Modelowanie filtracji nie wpływa na skład ziarnowy strumieni

44 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

45 Hydrocyklon Parametry urządzenia do podania w trybie obliczeń sprawdzających Wymagane: Średnica cyklonu Opcjonalne: ilość cyklonów

46 Hydrocyklon Parametry urządzenia obliczane w trybie obliczeń sprawdzających średnica cząstki o skuteczności sepracji 50% skuteczność średnia spadek ciśnienia

47 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

48 Hydrocyklon Parametry urządzenia obliczane w trybie projektowym
średnica cyklonu ilość cyklonów średnica cząstki o skuteczności sepracji 50% spadek ciśnienia skuteczność standardowe stosunki wymiarów geometrycznych

49 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

50 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

51 Cyklon Parametry urządzenia do podania w trybie obliczeń sprawdzających Wymagane: Średnica cyklonu Opcjonalne: ilość cyklonów

52 Cyklon Parametry urządzenia obliczane w trybie obliczeń sprawdzających
Skuteczność średnia spadek ciśnienia

53 Cyklon Parametry urządzenia do podania w trybie projektowym Wymagane:
Skuteczność (Efficiency) Opcjonalne: Dopuszczalny spadek ciśnienia Maksymalna ilość cyklonów

54 Cyklon Parametry urządzenia obliczane w trybie projektowym
średnica cyklonu ilość cyklonów spadek ciśnienia ogólna skuteczność domyślne wymiary geometryczne

55 Cyklon Model cyklonu uwzględnia skuteczność dla poszczególnych klas ziarnowych. Można sprawdzić skład ziarnowy pyłu unoszonego z gazem oraz wydzielonego w cyklonie.

56 Elektrofiltr Nazwa jednostki operacyjnej (Electrostatic Precipitator)
Tryby obliczeń: 0 – projektowy 1 – obliczenia sprawdzające

57 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

58 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