COMPRESSOR – MÁY NÉN

43 36 0
  • Loading ...
1/43 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/04/2018, 15:49

1.ĐẶT VẤN ĐỀNgày nay máy nén được ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành kinh tế quốc dân. Kể từ ngày máy nén xuất hiện đến nay, chúng không ngừng được phát triển và hoàn thiện, đặc biệt là vào những thập niên cuối của thế kỉ 20. Trong ngành công nghệ hóa học, máy nén là thiết bị được sử dụng trong các quy trình như tách khí, làm lạnh, vận chuyển chất khí, … Mục tiêu của báo cáo là phân tích ứng dụng của thiết bị máy nén bằng chương trình mô phỏng PROII để từ đó đề ra phương pháp lựa chọn và sử dụng thiết bị trong thực tế.2.TÓM TẮT LÝ THUYẾT2.1.Giới thiệu chungCompressor – máy nén trong PROII được dùng để mô phỏng quá trình nén đẳng entropy một cấp. Điều kiện đầu ra và những yêu cầu về công suất có thể được xác định bằng cách sử dụng năng suất đoạn nhiệt hoặc đa biến. Nhập liệu dạng bảng tùy ý có thể được sử dụng để xác định hiệu suất từ các dòng cung cấp về áp suất ra hay tỷ lệ áp suất, nhiệt, công suất, và hoặc năng suất. Ngoài ra còn có lựa chọn tính toán sau làm lạnh “ftercooler ...”. Những tính toán về cân bằng lỏnghơi, lỏnglỏnghơi cũng được hỗ trợ.Máy nén nhiều cấp có thể được mô hình hóa bằng cách liên kết các máy nén một cấp lại với nhau.2.2.Cơ sở lý thuyếtĐối với quá trình nén, áp suất (P) quan hệ với thể tích (V) theo công thức: (1)Trong đó: n – số mũ, được xác định như sau: ‒n = 1: quá trình nén đẳng nhiệt. ‒n = k: Quá trình nén đoạn nhiệt của khí lý tưởng. Đối với khí lý tưởng trải qua quá trình nén đoạn nhiệt, n là tỷ số giữa nhiệt dung riêng đẳng áp (cp) và nhiệt dung riêng đẳng tích (cv). (2)Trong đók – hệ số đẳng entropy của khí lý tưởng.‒n > k : đối với khí thực.•Đồ thị Mollier : biểu diễn sự thay đổi áp suất (P) theo enthalpy (H), cũng như entropy (S) theo nhiệt độ (T). Đồ thị được sử dụng để tính toán các thông số đầu ra cho máy nén như sau: Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor COMPRESSOR MÁY NÉN ĐẶT VẤN ĐÊ Ngày máy nén được ứng dụng rộng rãi mọi ngành kinh tế quốc dân Kể tư ngày máy nén xuất hiện đến nay, chúng không ngưng được phát triển và hoàn thiện, đặc biệt là vào những thập niên cuối của thế kỉ 20 Trong ngành công nghệ hóa học, máy nén là thiết bị được sử dụng các quy trình tách khí, làm lạnh, vận chuyển chất khí, … Mục tiêu của báo cáo là phân tích ứng dụng của thiết bị máy nén bằng chương trình mô phỏng PRO/II để tư đó đề phương pháp lựa chọn và sử dụng thiết bị thực tế TÓM TẮT LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung Compressor máy nén PRO/II được dùng để mô phỏng quá trình nén đẳng entropy một cấp Điều kiện đầu và những yêu cầu công suất có thể được xác định bằng cách sử dụng suất đoạn nhiệt hoặc đa biến Nhập liệu dạng bảng tùy ý có thể được sử dụng để xác định hiệu suất tư các dòng cung cấp áp suất hay tỷ lệ áp suất, nhiệt, công suất, và/ hoặc suất Ngoài còn có lựa chọn tính toán sau làm lạnh “ ftercooler ” Những tính toán cân bằng lỏng-hơi, lỏng-lỏng-hơi được hỗ trợ Máy nén nhiều cấp có thể được mô hình hóa bằng cách liên kết các máy nén một cấp lại với 2.2 Cơ sở lý thuyết Đối với quá trình nén, áp suất (P) quan hệ với thể tích (V) theo công thức: PV n = const Trong đó: n số mũ, được xác định sau: ‒ n = 1: quá trình nén đẳng nhiệt PV = const -1- (1) Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor ‒ n = k: Quá trình nén đoạn nhiệt của khí lý tưởng PV k = const Đối với khí lý tưởng trải qua quá trình nén đoạn nhiệt, n là tỷ số giữa nhiệt dung riêng đẳng áp (cp) và nhiệt dung riêng đẳng tích (cv) C n=k = P (2) CV Trong đó k hệ số đẳng entropy của khí lý tưởng ‒ n > k : đối với khí thực • Đờ thị Mollier : biểu diễn sự thay đổi áp suất (P) theo enthalpy (H), entropy (S) theo nhiệt độ (T) Đồ thị được sử dụng để tính toán các thông số đầu cho máy nén sau: Thiết bị Flash được hoạt động ở áp suất P (áp suất dòng nhập liệu tạo nên), và nhiệt độ T1 Theo đồ thị Mollier ta sẽ tra được các điểm S và H1 tương ứng với các giá trị T1, P1 cho trước Ta có điểm là giao điểm của giá trị tìm được, là điểm biểu diễn hoạt động của máy nén ở trạng thái ban đầu (đầu vào) Máy nén hoạt động theo chu trình đẳng entropy nên ứng với giao điểm của P (do người sử dụng khai báo) và đường đẳng entropy S ta sẽ có giao điểm Tư điểm ta sẽ tra được các giá trị T2 và H2 tương ứng Điểm miêu tả các đặc điểm nhiệt động với hiệu suất đoạn nhiệt đạt 100% Sự thay đổi enthalpy đoạn nhiệt được tính sau: ∆H ad = H − H (3) ‒ Nếu hiệu suất đoạn nhiệt có giá trị bé 100% thì sự thay đổi enthalpy thực tế là: ΔHac = ΔHad * γad (4) Enthalpy của dòng thực sẽ được tính sau: H3 = H1 + ΔHac (5) ‒ Tư giá trị H3 và đường đẳng entropy có chứa S ta sẽ xác định được giao điểm theo đồ thị Mollier, biểu diễn các thông số của dòng thực ‒ Công nén đẳng entropy (Ws) Ws = (H2 H1)J = (ΔHad)J -2- (6) Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Trong đó: J hệ số tương đương lượng Đối với đơn vị mã ngựa (hP), công suất đẳng entropy là: GHPad = ΔHad * 778 * F/33000 GHPac = ΔHac * 778 * F/ 33000 = GHPad * γad(8) HEADad = ΔHad * 778 Trong đó: GHP công suất, hP H enthalpy, BTU/lb F tốc độ dòng nguyên liệu, lb/min HEADad áp suất đoạn nhiệt, ft 33000 hệ số chuyển đổi tư đơn vị ft-lb/min sang đơn vị hP (7) (9) Các hệ số đẳng entropy và đa biến, hiệu suất đa biến và công đa biến được tính toán theo một hai phương pháp: GPSA và ASME  Phương pháp ASME Phương pháp ASME tính toán nghiêm ngặt so với phương pháp GPSA, và cho kết tốt với tỉ số nén và thành phần nhập liệu lớn Vì vậy, ASME được xác lập mặc định PRO/II không có sự khai báo khác (GPSA là phương pháp mặc định PRO/II phiên 4.1) Đối với các khí thực, đã lưu ý ở trên, giá trị của số mũ đẳng entropy n s (còn gọi là hệ số đẳng entropy) không tương đương với hệ số k Phương pháp ASME phân biệt giữa k và ns đối với khí thực Việc tính toán ns rất nghiêm ngặt và không liên quan đến các cách tính toán hệ sớ k • ‒ Hiệu suất đoạn nhiệt Hệ số đẳng entropy: n s = ln( P2 / P1 ) / ln(V1 / V2 ) (10) Trong đó: V1 thể tích vào V2 thể tích ‒ Công máy nén đối với khí thực được tính theo công thức và hệ số f được xác định theo công thức: { ( n −1) / ns } Ws = 144[ ( n s − 1) / n s ] fP1V1 ( P2 / P1 ) s −1 (11) Hệ số ASME f thường gần bằng Đối với các khí lý tưởng, f = 1và hệ số đoạn nhiệt ns = k { } ‒ Hệ số đa biến n được xác định: n = ln( P2 / P1 ) / ln(V1 / V3 ) Trong đó: V3 thể tích tại áp suất và trạng thái enthalpy thực tế ở đầu ‒ (12) Công đa biến, tức là công thuận nghịch cần thiết để nén khí chu trình nén đa biến tư điều kiện vào đến điều kiện được ước tính: -3- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor { WP = 144[ n / ( n − 1) ] fP1V1 ( P2 / P1 ) Trong đó: Wp công đa biến Đối với khí lý tưởng, hệ số f = ‒ { ( n −1) / n} } −1 (13) Hiệu suất đa biến được tính sau: W WP W γP = P = = P γ ad Wac WS / γ ad WS (14) Chú ý: Giá trị của hiệu suất đa biến tính theo phương pháp ASME không giống với phương pháp GPSA, đó sử dụng p = {(n-1)/n}/{(k-1)/k} • Hiệu suất đa biến Phương pháp tính lặp với sai số khoảng cho phép được sử dụng để tính toán hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén Chương trình PRO/II sẽ tuần tự thực hiện các bước sau: Tính hệ số đẳng entropy, công đẳng entropy và hệ số f theo công thức (6), (10), và (11) Sự ước lượng ban đầu đối với hiệu suất đẳng entropy được dùng để tính toán các thông số đầu (tức là H3, V3, …) Hệ số đa biến n được tính theo công thức (12) sử dụng giá trị V3 đã tính được ở Sử dụng các giá trị f và n tính được tư bước và để xác định công đa biến theo công thức (13) Xác định hiệu suất đa biến theo công thức (14) So sánh giá trị hiệu suất tính toán được ở bước với hiệu suất đa biến người sử dụng khai báo Nếu hai giá trị này không tương đương (với một khoảng sai số cho phép) thì giá trị hiệu suất đẳng entropy mới sẽ được thay thế Lập lại tư bước tới bước với giá trị hiệu suất đẳng entropy mới cho đến giá trị ước lượng hiệu suất đa biến tương đương với giá trị khai báo (với khoảng sai số cho phép)  Phương pháp GPSA Phương pháp GPSA thường được sử dụng các quá trình công nghiệp hóa học kém nghiêm ngặt so với phương pháp ASME • Hiệu suất đoạn nhiệt Trong phương pháp này, áp suất đoạn nhiệt được tính theo công thức (3) và (9) Mỗi lần tính toán, hệ số đẳng entropy k sẽ được ước lượng theo phương pháp lặp và sai số theo công thức: HEADad = {[( z1 + z ) / 2]RT1 /{( k − 1) / k}}{( P2 / P1 ) Trong đó: z1, z2 hệ số nén ở điều kiện vào và R hằng số khí T1 nhiệt độ vào -4- ( k −1) k − 1} (15) Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Phương pháp lặp và sai số ước lượng giá trị k cho giá trị không chính xác tỷ số nén (z = P2/P1) có giá trị thấp PRO/II cho phép người sử dụng chuyển đổi phương pháp tính hệ số k nếu tỷ số nén thấp giá trị đặt Nếu hệ số nén tính toán thấp giá trị đặt của người sử dụng (giá trị mặc định PRO/II là 1.15), hay hệ số k không thỏa mãn điều kiện 1.0 < k < 1.66667, hệ số đẳng entropy k sẽ được tính lặp theo công thức nhiệt: T2 = ( z1 / z )T1{( P2 / P1 ) ‒ ( k −1) k Áp suất đa biến: HEADP = {[( z1 + z ) / 2]RT1 /{( n − 1) / n}}{( P2 / P1 ) ‒ ‒ (16) } ( n −1) Áp suất đoạn nhiệt quan hệ với áp suất đa biến theo công thức: HEADad HEADP = γ ad γP Hệ số đa biến n được tính tư công thức: [ n / ( n − 1) ] γP = [ k / ( k − 1) ] n − 1} (17) (18) (19) Hệ số đa biến n, hiệu suất đa biến và áp suất đa biến được xác định theo phương pháp lặp sử dụng các công thức (17), (18), và (19) Mã lực của khí đa biến được tính theo: GHPp = HEADp * F / 33000 (20) • Hiệu suất đa biến Phương pháp lặp được sử dụng để ước lượng hiệu suất đa biến, các bước thực hiện sau: Áp suất đoạn nhiệt được tính theo công thức (3) và (9) Xác định hệ số đẳng entropy theo công thức (15) hoặc (16) Kiểm tra điều kiện 1.0 < k < 1.66667, nếu thỏa thì tiếp tục bước 4, nếu không thỏa tính lại k theo công thức nhiệt (16) Xác định hệ số đa biến n theo công thức (19) Xác định áp suất đa biến theo công thức (17) Xác định hiệu śt đoạn nhiệt theo cơng thức (18) MƠ PHỎNG TRONG PRO/II 3.1 Lựa chọn nhập liệu và sản phẩm (Product Phases) Một thiết bị máy nén có thể có dòng nhập liệu đa cấu tử, trường hợp này áp suất hút được thưa nhận là thấp nhất Máy nén có thể có một hay nhiều dòng sản phẩm Điều kiện pha cho những thiết bị với môt dòng sản phẩm được định tự động bởi PRO/II Cho những máy nén với hai hay nhiều hai dòng sản phẩm, pha sản phẩm phải được định rõ cửa sổ Compresser Product Phases bằng cách click vào option Product Phases… cửa sổ thông số chính PRO/II Compressor -5- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Pha sản phẩm cho phép bao gồm: pha hơi, lỏng, nước cặn, lỏng nặng, và hỗn hợp (hơi và lỏng) Pha hỗn hợp thì loại trư lẫn với những sản phẩm và lỏng và nó không được cho phép bốn dòng sản phẩm được định rõ 3.2 Lựa chọn phương pháp tính toán (Calculational Method) Phương pháp sử dụng để tính cột áp máy nén có thể được chọn bằng cách click Calculation Method… cửa sổ thông số chính Comperssor để tới cửa sổ Compressor Calculation Mode Có phương pháp tính để lựa chọn: ‒ GPSA Engineering Data Book : phương trình GPSA Data Book được để tính cột áp ‒ ASME Power Test Code 10 : phương trình ASME Power Test Code 10 thì được sử dụng để tính toán cột áp Phương pháp này được PRO/II mặc định và nghiêm ngặt phương pháp GPSA -6- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Tỉ số nén ở dùng để tính hệ số đoạn nhiệt/ đa biến có thể thay đổi Dưới giá trị này tính theo phương trình cột áp, ngược lại tính theo phương trình nhiệt độ (chỉ áp dung cho phương pháp GSPA) -7- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor 3.3 Lựa chọn làm nguội sau nén (Aftercooler) Quá trình làm nguội sau nén có thể được thêm vào bằng cách click Aftercooler… cửa sổ thông số chính PRO/II Compressor và cung cấp nhiệt độ khỏi thiết bị làm nguội và độ giảm áp suất cửa sổ Compressor Aftercooler 3.4 Các công cụ khác Unit : kí hiệu tên thiết bị màn hình PFD Description : tên thiết bị người dùng đặt, xuất hiện bảng kết Hệ thống nhiệt động (Thermodynamic System) Hệ thống nhiệt động của các phương pháp được sử dụng cho những tính toán máy nén có thể được chọn tư hộp danh mục rơi Thermodyamic Systems cửa sổ thông số chính PRO/II Compressor -8- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Áp suất hút (Inlet Pressure) : áp suất đầu vào Ước lượng nhiệt độ đầu (Outlet Temperature Estimate): Ước lượng cho nhiệt độ đầu của máy nén có thể được cung cấp tùy ý cửa sổ thông số chính PRO/II Comperssor Lưu ý rằng nó không giống nhiệt độ đầu chỉ định -9- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Áp suất, Công suất, hay cột áp định (Pressure, Work or Head Specification) Áp suất, Công suất, hay Nhiệt chỉ định được chọn tư hộp danh mục rơi cửa sở thơng sớ chính PRO/II Compresser Ít nhất mợt chỉ định phải được lựa chọn Outlet Pressure : áp suất tư máy nén Pressure Increase : áp suất tăng qua máy nén Pressure Ratio : tỉ số giữa áp suất / áp suất vào Work : công suất suất tiêu hao để nén và vận chuyển khí Maximun Outlet Pressure : có thể tùy chọn thông qua cửa sổ thông số chính Pro/II Comperssor Khi áp suất nén vượt quá, nó sẽ được điều chỉnh lại tới giá trị áp suất tối đa Relative Convergence Tolerance : dung sai hội tụ tương đối được cung cấp tùy ý cửa sổ thông số chính PRO/II Compressor Giá trị mặc định là 0.001 - 10 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Bước 3: Chọn hệ đơn vị cho Pro II - Chọn Input  Units of measure Bước 4: Danh mục các thành phần - Click vào biểu tượng để vào cửa sổ Component selection - 29 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor - Chọn các thành phần có sẵn sở dữ liệu của ProII bằng cách chọn Select from Lists - Ta lần lượt nhập các cấu tử của dòng khí theo đề bài cho ban đầu - 30 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor - 31 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor - Nhập các cấu tử Petroleum cần định nghĩa theo đề bài cho bằng cách nhấp vào nút Petroleum - Nhập các dữ kiện của các cấu tử vào mục Petroleum Component theo đề bài cho Bước 5: Chọn phương pháp nhiệt động - Click chuột vào biểu tượng để vào mục Themodynamic Data - Vào Most Commonly Used  chọn Soave Redlich Kwong - 32 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP - Compressor Chọn nút Modify  Liquid Density  Lee - Kesler - 33 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Bước 6: Thiết lập dữ liệu cho dòng S1 - Double click vào dòng S1  Hiện cửa sổ Stream Data - Click vào Flowrate and Composition  Individual Component Flowrates - Ta lần lượt nhập các thông số tốc độ dòng khí cho tưng cấu tử để bài cho ban đầu: - 34 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP - Compressor Ta nhập các thông số nhiệt độ và nhiệt độ của dòng khí nhập liệu • Click vào First Specification và chọn Temperature, nhập 45oC • Click vào Second Specification và chọn Pressure, nhập 450 kPa Bước 7: Nhập dữ liệu cho Flash drum nhập liệu F1 - Double click vào F1, xuất hiện màn hình Flash Drum - Chọn Unit Specification  Duty - 35 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Bước 8: Nhập dữ liệu cho máy nén C1 và thiết bị làm nguội sau nén - Double click vào C1, xuất hiện màn hình Compressor - Tại Pressure, Work or Head Specification chọn Outlet Pressure, nhập 1100 kPa - Tại Efficiency or Temperature Specification chọn Adiabatic Efficiency, nhập 78% - Click vào biểu tượng After cooler  cửa sổ Aftercooler Chọn Compressor with aftercooler Tại ô Outlet Temperature nhập 60oC - 36 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Bước 9: nhập dữ liệu cho flash drum cuối cùng F2 - Double click vào F1, xuất hiện màn hình Flash Drum - Chọn Unit Specification  Duty Bước 10: Sau nhập đầy đủ dữ liệu cho bài toán, ta cho hệ thống bắt đầu chạy Click vào biểu tượng Run - 37 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Bước 11: Click chuột phải vào C2, chọn View Result để xem kết 4.2 Phương pháp GPSA - Trường hợp 1: Không thay đổi tỷ số nén mặc định (z = 1.15)  Hệ số đẳng entropy k sẽ được tính theo công thức (15) Các bước tiến hành tương tự trên, ngoài cửa sổ dữ liệu chính Compressor Click vào option Calculation methods để chọn phương pháp tính toán GPSA (do PRO/II mặc định phương pháp ASME nên ở phần ta không cần khai báo option này) - Trường hợp 2: Thay đổi tỷ số nén mặc định Chọn z = 1.05  Hệ số đằng entropy k sẽ được tính theo công thức (16) Chú ý: PRO/II quy định giá trị z phải lớn 1.0001 - 38 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor 4.3 Kết quả và nhận xét 4.3.1 Phương pháp ASME PROBLEM OUTPUT COMPRESSOR SUMMARY ============================================================================== UNIT 2, 'C1' Feeds S2 Products Vapor S3 OPERATING CONDITIONS INLET ISENTROPIC OUTLET - - TEMPERATURE, C 45.00 91.46 102.65 PRESSURE, KPA 450.00 1100.00 1100.00 ENTHALPY, MM KJ/HR 379.2247 457.9308 480.1300 ENTROPY, KJ/LB-MOL-C 101.9156 101.9156 102.7667 CP, KJ/LB-MOL-C 25.1969 28.3893 CV, KJ/LB-MOL-C 21.0448 23.9594 CP/(CP-R) 1.1760 1.1532 CP/CV 1.1973 1.1849 MOLE PERCENT VAPOR 100.0000 100.0000 100.0000 MOLE PERCENT LIQUID 0.0000 0.0000 0.0000 ACT VAP RATE, M FT3/MIN 108.0667 ADIABATIC EFF, PERCENT 78.0000 POLYTROPIC EFF, PERCENT 79.3730 ISENTROPIC COEFFICIENT, K 1.1609 POLYTROPIC COEFFICIENT, N 1.2147 ASME "F" FACTOR 1.0011 HEAD, M ADIABATIC 8452.80 POLYTROPIC 8601.58 ACTUAL 10836.92 WORK, KW THEORETICAL 21862.82 POLYTROPIC 22247.65 ACTUAL 28029.26 AFTERCOOLER DUTY, MM KJ/HR -82.55 TEMPERATURE, C 60.00 PRESSURE, KPA 1100.00 NOTE: POLYTROPIC AND ISENTROPIC COEFFICIENTS CALCULATED FROM ASME EQUATIONS 4.3.2 Phương pháp SPGA - Trường hợp 1: z = 1.15 PROBLEM OUTPUT COMPRESSOR SUMMARY =========================================================================== UNIT 2, 'C1' Feeds S2 Products Vapor S3 OPERATING CONDITIONS INLET ISENTROPIC OUTLET - - TEMPERATURE, C 45.00 91.46 102.65 PRESSURE, KPA 450.00 1100.00 1100.00 ENTHALPY, MM KJ/HR 379.2247 457.9308 480.1300 ENTROPY, KJ/LB-MOL-C 101.9156 101.9156 102.7667 CP, KJ/LB-MOL-C 25.1969 28.3893 CV, KJ/LB-MOL-C 21.0448 23.9594 CP/(CP-R) 1.1760 1.1532 CP/CV 1.1973 1.1849 MOLE PERCENT VAPOR 100.0000 100.0000 100.0000 MOLE PERCENT LIQUID 0.0000 0.0000 0.0000 - 39 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP ACT VAP RATE, M FT3/MIN ADIABATIC EFF, PERCENT POLYTROPIC EFF, PERCENT ISENTROPIC COEFFICIENT, K POLYTROPIC COEFFICIENT, N HEAD, M ADIABATIC POLYTROPIC ACTUAL WORK, KW THEORETICAL POLYTROPIC ACTUAL AFTERCOOLER DUTY, MM KJ/HR TEMPERATURE, C PRESSURE, KPA Compressor 108.0667 78.0000 79.5816 1.1827 1.2409 8452.80 8624.19 10836.92 21862.82 22306.13 28029.26 -82.55 60.00 1100.00 NOTE: POLYTROPIC AND ISENTROPIC COEFFICIENTS CALCULATED FROM HEAD EQUATION - Trường hợp 2: z = 0.75 PROBLEM OUTPUT COMPRESSOR SUMMARY =========================================================================== UNIT 2, 'C1' Feeds S2 Products Vapor S3 OPERATING CONDITIONS INLET ISENTROPIC OUTLET - - TEMPERATURE, C 45.00 91.46 102.65 PRESSURE, KPA 450.00 1100.00 1100.00 ENTHALPY, MM KJ/HR 379.2247 457.9308 480.1300 ENTROPY, KJ/LB-MOL-C 101.9156 101.9156 102.7667 CP, KJ/LB-MOL-C 25.1969 28.3893 CV, KJ/LB-MOL-C 21.0448 23.9594 CP/(CP-R) 1.1760 1.1532 CP/CV 1.1973 1.1849 MOLE PERCENT VAPOR 100.0000 100.0000 100.0000 MOLE PERCENT LIQUID 0.0000 0.0000 0.0000 ACT VAP RATE, M FT3/MIN 108.0667 ADIABATIC EFF, PERCENT 78.0000 POLYTROPIC EFF, PERCENT 79.5816 ISENTROPIC COEFFICIENT, K 1.1827 POLYTROPIC COEFFICIENT, N 1.2409 HEAD, M ADIABATIC 8452.80 POLYTROPIC 8624.19 ACTUAL 10836.92 WORK, KW THEORETICAL 21862.82 POLYTROPIC 22306.13 ACTUAL 28029.26 AFTERCOOLER DUTY, MM KJ/HR -82.55 TEMPERATURE, C 60.00 PRESSURE, KPA 1100.00 NOTE: POLYTROPIC AND ISENTROPIC COEFFICIENTS CALCULATED FROM HEAD EQUATION 4.3.3 Nhận xét kết qua - Kết tính toán mô hình mà đó thiết bị máy nén được tính theo phương pháp SPGA hai trường hợp (z = 1.15 và z = 0.75) là hoàn toàn giống Mô hình sử dụng phương pháp SPGA và mô hình sử dụng phương pháp ASME chỉ cho kết khác tính toán đối với máy nén, các kết khác dòng ra, - 40 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor vào, thiết bị flash,… giống Do đó, ta sẽ chỉ so sánh giữa các kết phần “Compressor Summary” của phương pháp ASME và phương pháp SPGA + Đối với hai trường hợp phương pháp SPGA cho kết giống vì hệ thống mô phỏng đơn giản, sai số tính toán nhỏ + Phương pháp ASME cho kết khác phương pháp SPGA các hệ số k và n, hệ thống đơn giản nên kết tính toán hiệu suất, cột áp, là giống Đối với máy nén đa cấp hay các hệ thống mô phỏng phức tạp hơn, các kết này sẽ khác tùy thuộc vào phương pháp mà người sử dụng cài đặt, nhiên mức độ sai khác không lớn ỨNG DỤNG  Phạm vi ứng dụng máy nén công nghiệp - Ngày không có ngành công nghiệp hoặc kỹ thuật nào là không dùng khí nén Khí nén có nhiều công dụng khác nhau: là tác nhân mang lượng (dùng để khuấy trộn thiết bị phản ứng), là tác nhân mang tín hiệu điều chỉnh (trong kỹ thuật tự động) và là nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm nhất là công nghiệp hóa học - Muốn có khí nén phải dùng máy nén khí - Máy nén đã xuất hiện tư lâu, tư thời cổ đã có các loại máy thổi khí dùng sản xuất đồng và sắt, kể những máy thổi khí chạy bằng sức nước Tới thế kỷ thứ 18 máy nén pít tông xuất hiện và nửa đầu thế kỷ 19 các loại quạt ly tâm, hướng trục đã đời cùng với sự xuất hiện của truyền động nước và điện - Những năm gần công nghiệp chế tạo máy nén đã đạt được những thành tựu lớn sản xuất những máy nén pít tông có suất hàng 10 000 m 3/h và áp suất tới vài nghìn atm; những máy nén ly tâm với suất 105 m3/h, áp suất tới 100at; những máy nén trục vít có số vòng quay 104 vòng/ phút và áp suất tới 10 at - Khuynh hướng phát triển của máy nén là giảm nhẹ khối lượng: tăng hiệu suất; tăng độ vững làm việc; tự động hóa việc điều chỉnh suất và đảm bảo an toàn - Ứng với các khuynh hướng này, máy nén hiện đại có số vòng quay lớn nối trực tiếp với động Trục khuỷu của máy thường là rô to của động Máy được trang bị bộ phận điều chỉnh suất nhiều cấp hoặc vô cấp, đồng thời được trang bị các bộ phận bảo vệ, đảm bảo dưng bơm không có dầu, không có nước làm nguội và nhiệt độ nén quá cao Song dù hình dạng bề ngoài của máy sao, kích thước của máy thế nào người ta có thể phân chia máy nén làm hai loại (theo nguyên lý làm việc): Máy nén thể tích: việc nâng cao áp suất thực hiện bằng nén ép cưỡng bức, làm giảm thể tích của không gian làm việc Như vậy chu trình nén khí là chu trình tuần hoàn và việc cung cấp khí tuần hoàn theo chu kỳ nhất định Thuộc loại này gồm có: máy nén pít tông, máy nén rô to (tấm trượt, vòng nước, trục vít, bánh khía …) Máy nén động học: việc nâng cao áp suất khí thực hiện bằng cách cấp động cưỡng bức cho khí tư các cấu làm việc Lúc này khí chuyển động cưỡng bức ổn định và động thu được sẽ biến thành thế Thực tế thì chuyển động của khí có đặc trưng tuần hoàn không ổn định, vì tần số rất lớn và biên độ rất nhỏ nên có thể coi là ổn định Thuộc loại này có các máy nén ly tâm và hướng trục - Máy nén thể tích có thể tạo được áp suất rất cao ứng với suất nhỏ, vì lực quán tính lớn nên khó nối trực tiếp với động Ngược lại, máy nén ly tâm tạo suất lớn áp suất lại không cao và có ưu điểm là nối trực tiếp với động Song đó chỉ là điều khác biệt tương đối Ngày đã có loại máy nén thể tích có suất rất lớn với số vòng quay rất cao, ngược lại có loại máy nén ly tâm với áp suất rất cao - 41 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Loại máy nén Máy nén thể tích Máy nén pít tông Máy nén tấm trượt Máy nén vòng nước Máy nén trục vít Máy nén cách mô Máy nén động học Máy nén ly tâm Máy nén tua bin Máy nén hướng trục Compressor Bảng: Các loại máy nén Áp suất làm việc, at Năng suất, m3/h 0-3000( và tới 100 000) 0-12 0-8 0-10 (khí sạch) 0-200 (khí hiếm, sạch) 0-30 000 0-6000 0-9000 0-30 000 0-1000 0-50 0-20 0-10 6000-300 000 6000-900 000 Rất lớn - Ngoài ra, người ta còn phân loại máy nén theo các đặc điểm khác như: Theo áp suất: áp suất cao, trung bình, thấp, chân không Theo suát: lớn, vưa, nhỏ Theo làm lạnh: có làm lạnh quá trình nén khí, có làm lạnh trung gian và không làm lạnh Theo số cấp: một cấp và nhiều cấp Theo số lần tác dụng: đơn kép Theo truyền động: tay, động hoặc khí và động điện Theo loại khí: không khí và các khí khác - Nhiệm vụ là nâng áp suất cho một chất khí nào đó và cấp đủ lưu lượng cho quá trình công nghiệp khác tạo sự tuần hoàn của lưu thể chu trình ( máy lạnh) hoặc trì áp suất chân không ( cô chân không, sấy thăng hoa) cho thiết bị khác Trong trường hợp này máy nén được gọi là bơm chân không  Mô hình máy nén vưa trình bày có thể được áp dụng để giái quyết các bài toán sau: • Cân bằng vật chất lượng: Trong lĩnh vực này ta có thể kể đến những bài toán quen thuộc như: - Tìm thông số của dòng nhập liệu đầu vào (áp suất, nhiệt độ) hay thành phần của dòng nhập liệu thỏa các yêu cầu đầu và các thông số của máy nén Để giải bài toán này, ta chỉ việc click vào máy nén và dòng để chỉnh lại các thông số theo yêu cầu, sau đó click chuột phải vào dòng nhập liệu và chọn view results để xem kết - Tương tự vậy ta có thể dùng mô hình để giải bài toán tìm thông số của dòng sản phẩm (áp suất, nhiệt độ…) hay thành phần của dòng sản phẩm thỏa các yêu cầu đầu vào và các thông số của máy nén - Ngoài ra, mô hình còn giải quyết được bài toán xác định các thông số của máy nén dựa những yêu cầu đặt của dòng nhập liệu và dòng sản phẩm - Cách tiến hành bài toán vưa nêu tương tự bài toán đầu tiên Các thao tác tiến hành đã đề cập ở phần nên sẽ khơng nêu chi tiết mục này • Tới ưu hóa - Ngoài cân bằng vật chất lượng, một hướng ứng dụng khác của mô hình mô phỏng là tìm cực trị một hàm mục tiêu nào đó bằng cách thay đổi giá trị của một biến nào đó số các tiêu chuẩn đưa - Hàm mục tiêu có thể là suất, công suất hoặc hàm kinh tế hàm giá hoặc hàm chi phí Vì vậy, tùy theo tưng trường hợp mà tối ưu hàm cực đại hay cực tiểu - 42 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor - Ví dụ: tìm công suất cực đại của máy nén áp suất đầu vào thay đổi tư 300 đến 600 kPa Ta tiến hành các bước sau:  Cài đặt thiết bị optimiser  Double click vào OP1, hiển thị của sổ PRO/II Optimiser  Mục Objective, chọn maximize  Mục mục Stream/Units chọn Compressor Nhấn chọn Parameter, hiển thị cửa sổ Parameter Selection, ở mục Parameter chọn Actual Work.Objective Function , nhấn chọn Parameter Trong cửa sổ Parameter,  Ở mục Variables, nhấn chọn C Trong cửa sổ Parameter, mục Stream/Units chọn Stream Nhấn chọn Parameter, hiển thị cửa sổ Parameter Selection, ở mục Parameter chọn Pressure  Tiếp tục ở mục Variables, nhập giá trị cho mục Minimum Value là 300 và Maximum Value là 600 Nhấn OK để hoàn tất việc nhập dữ liệu  Nhấn Run để chạy chương trình  Đọc kết của Optimiser để biết công suất cực đại • Lựa chọn thiết bị máy nén sản xuất thực tế: - Đối với máy nén một cấp: dựa vào công suất, áp suất làm việc các đặc tính khac của thiết bị sau đã tính toán được máy tính có thể áp dụng để lựa chọn thiết bị và các điều kiện làm việc thực tế tối ưu, … - Đối với máy nén nhiều cấp: là công cụ rất hữu ích để xem xét việc lựa chọn, bố trí thiết bị sản xuất, Ví dụ: tùy thuộc vào công suất mà chọn các máy nén khác hay giống cho mỗi cấp nén, nên sử dụng thiết bị làm nguội sau nén hay không, nếu có thì công cần cung cấp để làm nguội nhiệt độ mong muốn là bao nhiêu, … - 43 - ... phương pháp GSPA) -7- Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor 3.3 Lựa chọn làm nguội sau nén (Aftercooler) Quá trình làm nguội sau nén có thể được thêm vào bằng cách click Aftercooler…... Data - 23 - Báo cáo Tin Học CNHH và TP Compressor Điều chỉnh tốc độ quay đường đặc tuyến máy nén Những đường đặc tuyến cho cột áp, công suất, và suất thường được cứ ở một tốc
- Xem thêm -

Xem thêm: COMPRESSOR – MÁY NÉN, COMPRESSOR – MÁY NÉN

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay