8. Report Generation (Генерация отчета)

Внешний вид меню генерации отчетов приведен на рисунке ниже.

	­­– Генерация отчета –
	Выход
	Подготовить спецификацию
	Выбрать отчеты
	Сформировать отчет

Основное назначение данного меню: подготовка заказной спецификации на теплообменник, что выходит за рамки настоящего описания.

9. Save Configuration (Сохранить конфигурацию)

Приводит к сохранению всех введенных данных, а также результатов расчета.

10. Re-enter Stream Information (Переопределить потоки)

Предназначено для переопределения входных потоков в межтрубное и трубное пространства. Программа запрашивает идентификационный номер потока (ID) в трубное пространство. В случае переопределения потока необходимо выполнить расчет заново.

11. Re-initialize Exchanger (Реинициализация теплообменника)

Приводит к появлению меню "-Heat Exchanger Category-" (Категория теплообменника), в котором будет предложено выбрать категорию теплообменника. Ранее было показано, что данное меню также можно вызвать из Главного меню CHEMCADа, выбрав в пункте «Sizing» (Размеры) подпункт «Shell & Tube» (Дословно: Кожухи и трубы).

12. Упражнение

1. В задании TUTOR1 выполнить проектирование теплообменников, входя­щих з технологическую схему стабилизатора конденсата. Теплообменник № 1. Входной поток в трубное пространство теплообменника – поток 1 Выполнить команду Sizing/Shell&Tube (Задание размеров/Ко-жухотрубчатый теплообменник) и выбрать на схеме теплообменник № 1. На экран выводится меню Shell and Tube Exchanger.

Для генерации тепловой кривой используется команда Heat Curve Genera­tion (Генерация тепловой кривой). В окне Heat Curve Parameters (Пара­метры тепловой кривой) в списке Cutting Method (Метод разбивки) вы­брать Equal Enthalpy (Разметку по энтальпии). В списках Tube Side Wall Туре (Тип стенки в трубном пространстве) и Shell Side Wall Type (Тип стенки в межтрубном пространстве) задать тип Wet (Влажная) конденса­ция на влажной стенке, Number of Cutting Point (Число точек разбиения) принять по умолчанию. Нажать кнопку Save (Сохранить). Проанализиро­вать полученную тепловую кривую.

Для ввода основных данных по теплообменнику выполнить команду General Specifications (Основные спецификации). В окне General Infor­mation задать следующие параметры.

В списке Calculation mode (Режим расчета) выбрать Design (Проектный) режим расчета.

Для задания параметров, по которым будет спроектирован теплообменник, выбрать следующие стандарты в списках ТЕМА:

ТЕМА class (Класс по ТЕМА) - ТЕМА R;

ТЕМА front head (Передняя головка аппарата), согласно стандартуТЕМА – В - Bonnet (Сплошная крышка);

ТЕМА shell type (Типы теплообменников и кожухов по ТЕМА) - Е -One pass (Одноходовой) кожух;

ТЕМА head type (Задняя головка аппарата) – М - Fixed Tubesheet (Вhead) - (Закрепленная трубная решетка как в неподвижной головкетипа В).

Механизм теплообмена в TUBE SIDE (Трубном) и SHEU SIDE (Межтруб­ном) пространствах программа распознает сама, и установленный в списке Process Type (Тип теплообмена) Sensible Flow (Конвективный поток) ос­тавить без изменений.

Значения Fouling factor (Термического сопротивления загрязнений), Allowable pressure drop (Допустимого перепада давления), Allowable velocity (Допустимой скорости) и Prefer tube length/shell diameter ratio (Предполагаемого отношения длины трубы к диаметру кожуха) принять равными по умолчанию. Сохранить данные. Выполнить расчет с помощью команды Calculate (Вычислить). Просмотреть полученные результаты расчета, используя команду View Re­sults (Просмотр результатов).

Теплообменник №2. Выбрать на схеме теплообменник №2. Для него задана только одна из его сторон, необходимо задать его второй поток. В окне Edit Streams (Редактирование потоков) задать входные параметры потока: Temp F (Температуру) = -20 °F, Vapor Fraction (Долю пара) = 0.0001, Pro-pan = 400. Сохранить данные, нажав кнопку ОК.

В окне Utility Specifications (Вспомогательные спецификации) по умолча­нию поток 2 направляется в трубное пространство. В поле Fix Outlet Vapor Fraction (Фиксированная выходная доля пара) ввести значение 0.6. Для сохранения данных нажать кнопку Save. На экран в редакторе WordPad вы­водятся результаты расчета. Выйти из редактора.

В окне Heat Curve Parameters выбрать энтальпийный метод разметки, ос­тальные параметры принять по умолчанию.

В окне General Information стандарты по классу ТЕМА использовать анало­гичные, как и для теплообменника №1. Остальные параметры принять по умолчанию. Для сохранения данных нажать кнопку Save и выполнить расчет теплообменника.

Теплообменник колонны. Предварительно добавить в список компонентов воду, которая используется в качестве теплоносителя. Далее, используя ко­манду ThermoPhysical/K-Values, задать в Water/Hydrocarbone Solubility опцию Immiscible (Несмешиваемая). Выбрать на схеме колонну, выпол-

йить ее расчет и далее выполнить команду Results/Tower Profile для расчета профиля. В окне Column Exchanger Type (Тип теплообменника колонны) выбрать в списке Heat Exchanger Type (Тип теплообменника) используе­мый тип теплообменника - Reboiler (Кипятильник).

В окне Edit Streams задать данные для входного вспомогательного потока: Pressure psia (Давление) « 164.7, Vapor Fraction = 1.0, Water = 1000 фунт-моль/ч.

В окне Heat Exchanger Options (Опции теплообменника) выбрать в Proc­ess Side (Тип процесса) направление потока процесса: Tube (Трубное про­странство), задать данные для выходного вспомогательного потока Fix Outlet Vapor Fraction (Выходная доля пара) – 0.00001, остальные пара­метры принять по умолчанию. Выйти из окна с сохранением данных. В окне Heat Curve Parameters принять параметры по умолчанию для влаж­ной конденсации и энталышйную разметку для расчета тепловых кривых. В окне General Information в списке Calculation mode (Режим расчета) выбрать Rating (Поверочный) режим. Задать стандарты по классу ТЕМА: ТЕМА class - ТЕМА R;

ТЕМА front head - A-Channel &Removable Cover (Канальная съемная крышка);

ТЕМА shell type - Е One Pass (Одноходовой);

ТЕМА head type - S-Flt Head with Backing Dev (Плавающая головка с опорным устройством).

Тип процесса в трубном и межтрубном пространствах: Forced Evaporation (Испар. при прин. цирк.) и Horiz Condensation (Гориз. конденсатор). Задать геометрию теплообменника.

В окне Tube Specifications (Спецификации труб) ввести следующие пара­метры:

Number of tubes (Число труб) – 14; Number of tube passes (Число ходов по трубам) – 2; Tube length (Длина труб) – 5 ft. Остальные параметры принять по умолчанию.

В окне Shell Specifications (Спецификации кожуха) ввести следующие па­раметры:

Shell is pipe (Кожух из трубы) – установить эту опцию; Shell diameter (Диаметр кожуха) – задать равный 6 дюймам. Остальные параметры принять по умолчанию.

В окне Baffle Specifications (Спецификации перегородки) ввести следую­щие параметры:

Baffle type (Тип перегородки) – задать Single Segmental (Односегмент-ные) перегородки;

Center spacing (Расстояние между перегородками) – задать равное 8 дюймам;

Baffle cut percent (Проходное сечение выреза в процентах) – 25%; Direction of baffle (Направление выреза) – Horizontal (Горизонтальное); Basis of cut (Вырез перегородки в процентах от) – Diameter (Диаметра); Inpingement plate (Отбойная пластина) – inpingement Plate. В окне Nozzle Specifications (Спецификации патрубка) принять для труб­ного пространства Inlet diameter (Диаметр входного патрубка) равный 1 дюйму, a Outlet diameter (Диаметр выходного патрубка) – 1.5 дюйма. Для межтрубного пространства соответственно для входного патрубка – 1 дюйм, для выходного – 1 дюйм. Остальные поля не заполнять. Для Clearances Specifications (Спецификации зазоров) задать зазор Faffle to Shell Inner (Между перегородкой и кожухом) равный 0.125 дюймам, Shell Ш to OTL (Между кожухом и трубным пучком) – 1.25 дюйма, Tube to Baffle Hole (Между трубой и отверстием перегородки) – 0.031 дюйма. Остальные параметры принять по умолчанию. Для выполнения расчета использовать команду Calculate. Просмотреть результаты расчета, выполнив команду View Results (Про­смотр результатов).

3.8. Аппараты высокого давления

ChemCad позволяет выполнить расчет геометрических размеров, толщин стенок и массы вертикальных и горизонтальных аппаратов высокого давления. При расчете этих аппаратов используется команда Sizing/Vessel (Задание раз­меров/Аппарат). С ее помощью можно рассчитать только следующие аппара­ты: FLAS, TOWR, SCDS TOWER PLUS (TPLS), VESL. Расчет состоит из двух частей: расчета геометрических размеров аппарата и прочностного расче­та, т. е. расчета толщины стенок аппарата и его массы. Расчет геометрических размеров для вертикальных и горизонтальных аппаратов различен, а прочност­ной расчет одинаков.

После выбора аппарата на экран выводится окно Vessel Sizing (Задание размеров аппарата). Опции окна используются для задания параметров проч­ностного расчета вертикального и горизонтального аппаратов. Для расчета гео­метрических размеров аппарата необходимо указать Vessel Type (Тип аппара­та): Vertical vessel (Вертикальный аппарат) или Horizontal vessel (Горизон­тальный аппарат).

Kv factor (Фактор скорости) используется для задания фактора скорости. Он служит определению максимально допустимой скорости пара. Если значе­ние фактора скорости не указывается, то программа рассчитает его, исходя из приводимого соотношения. Для горизонтальных аппаратов высокого давления ChemCad использует величину Kv, большую в 1.25 раза по сравнению с вели­чиной Kv для вертикальных аппаратов.

В области General design parameters (Основные параметры расчета)

представлены параметры для выполнения прочностного расчета:

Design pressure (Рабочее давление) – этот параметр является основой длярасчета толщин обечайки и крышки аппарата. По умолчанию программойиспользуется входное давление.

Allowable stress (Допустимое напряжение) – допустимое напряжение длясосуда. Этот параметр используется в прочностном расчете и зависит от материала аппарата и рабочей температуры. По умолчанию в качестве конструкционного материала ChemCad использует углеродистую сталь. Установленное по умолчанию значение допустимого напряжения, равное 15150 psia,считается Американским обществом инженеров-механиков (ASME) допустимым для углеродистой стали.

Shell joint eff./Head joint eff. (Коэффициент прочности швов обечайки/Коэффициент прочности швов крышки) – коэффициенты прочностивсех швов приняты равными 1.0, если не введено другое значение. Прочность швов влияет на толщину стенок и, соответственно, на массу аппарата.

Corrosion allow (Допуск на коррозию) – допуск на коррозию прибавляется к рассчитанным толщинам обечайки и крышки. Программа автоматическиподбирает ближайшую к расчетной промышленную толщину. По умолчанию это значение равно 0.125.

Wt persent allow (Массовая доля приспособлений) – на этот процентувеличивается рассчитанная масса для учета массы насадок, штуцеров и др.

Head type: (Тип крышки) - могут использоваться крышки следующих типов: Hemispherical (Полусферическая); Ellipsoidal (Эллиптическая); Tori-spherical (Торосферическая). Прочностной расчет для каждого типа крышки различен.

Vessel density (Плотность материала) – эта величина зависит от конструкционного материала и влияет на массу аппарата. По умолчанию используется плотность углеродистой стали, равная 489.024 фут/фут куб.

Straigh flange (Прямой фланец) – вводится значение толщины прямогофланца. Прямой фланец – это фланец на корпусе аппарата высокого давления, непосредственно соединяющий корпус аппарата и его крышку. Двойнаятолщина фланца прибавляется к общей длине аппарата.

Min. diameter (Минимальный диаметр) – по умолчанию равен 0.3333фута.

Для расчета геометрических размеров вертикального аппарата надо выбрать вертикальный тип аппарата и нажать кнопку ОК. В окне Vertical Vessel Sizing (Размеры вертикального аппарата) вводятся следующие параметры:

Minimum disengaging height (Минимальная свободная высота) – это пространство над входным штуцером. Рекомендуемая высота этого пространст­ва равна сумме 3 фута и половинг. диаметра штуцера питания (минимум 4фута). По умолчанию устанавливается значение равное 4 футам.

Mimimum Inlet nozzle to HLL (Минимальное расстояние между входным отверстием и уровнем жидкости) – это расстояние между штуцером питания и наивысшим уровнем жидкости. Оно должно быть не менее 1 фута плюс поло­вина диаметра штуцера питания или минимум 1.5 фута. По умолчанию 1.5 фута.

Mist eliminator (Туманоулавливатель) – вводится высота туманоулавли-вателя, по умолчанию она равна 0.5 фута. Эта величина прибавляется к высоте аппарата.

В области Specify HLL/NLL or retention time/surge time (Укажите наи­высший и нормальный уровни жидкости либо время удержания и вырав­нивания) представлены параметры:

HLL (High Liquid Level) (Высокий уровень жидкости) – наивысший уровень жидкости;

NLL (Normal Liquid Level) (Нормальный уровень жидкости) – нормальный уровень жидкости, где высота измеряется от дна сосуда;

Retention time (Время удержания);

Surge time (Время выравнивания).

Одна из перечисленных выше позиций используется при определении объе­ма, занятого жидкостью. По умолчанию устанавливаются значения для времени удержания – 5 минут, для времени выравнивания – 1 минута.

Соответственно для расчета Horizontal Vessel Sizing (Размеров горизон­тального аппарата) используются следующие параметры:

Kv multiplier (Множитель Kv) – при расчете фактора скорости. Этот фак­тор либо задается для вертикального аппарата, либо рассчитывается програм­мой. Для горизонтальных аппаратов фактор скорости обычно выше, чем для вертикальных при тех же рабочих условиях. Поэтому рассчитанный фактор скорости умножается на множитель Kv (по умолчанию он равен 1.25). Более высоким множителям соответствуют более высокие максимально допустимые скорости и, соответственно, меньшие габариты аппаратов.

При расчете размеров горизонтальных аппаратов ChemCad вначале рассчи­тает требуемое поперечное сечение аппарата и его длину, используя для этого соотношение LAD (length to diameter ratio) L/D (Отношение длины к диамет­ру). По умолчанию оно равно 3. Это отношение можно менять с целью получе­ния необходимого времени пребывания. Когда геометрические размеры аппара­та высокого давления будут рассчитаны с помощью этого отношения, програм­ма проверит, больше ли полученное время пребывания значения, введенного в поле Minimum retention time (Минимальное время удерживания). Если это не так, то длина аппарата будет пересчитана для получения приемлемого вре­мени пребывания. По умолчанию оно соответствует 5 минутам.

ChemCad использует Kv для расчета максимальной скорости пара, которая, в свою очередь, используется в расчете пространства, занятого паром. Зная этот объем, можно вычислить отношение площади поперечного сечения, занятого паром, к площади поперечного сечения жидкости, а также общую площадь по-

перечного сечения. Отношение площади пара к площади поперечного сечения задается в поле Vapor area/Cross sec. area (Площадь пара/Площадь попереч­ного сечения). По умолчанию оно равно 0.2.