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    Bauteil 129: Braunkohlemühle
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    Bauteil 129: Braunkohlemühle


    Spezifikationen

    Leitungsanschlüsse

    1

    Eintritt heißes Tragmedium

    2

    Austritt

    3

    Eintritt kühlendes Tragmedium

    4

    Eintritt Rohmahlgut

    5

    Eintritt Sperrmedium

    6

    Eintritt Falschluft

    7

    Antriebsleistung

    8

    Vorgabe Mischung der Tragmedien

    9

    Vorgabe T Sichter bzw. MOUTGAS

    10

    Vorgabe Mühlendrehzahl

     

    Allgemeines       Vorgabewerte       Ergebnisse       Kennlinien       Verwendete Physik       Bauteilform       Beispiel

     

    Allgemeines

    Das Bauteil 129 ist für eine thermodynamische Bilanzierung einer Zerkleinerungsmaschine mit Trocknung des zerkleinerten Mahlguts durch das tragende Medium konzipiert. Es kann für Braunkohlemühlen angewendet werden.

    Das Rohmahlgut (Anschluss 4) wird in der Komponente zerkleinert. Dazu wird elektrische Leistung zugeführt (Anschluss 6), die benötigt wird, um das Mahlwerk anzutreiben. Das zerkleinerte Mahlgut wird durch Kontakt mit einer Mischung aus dem heißen (Anschluss 1) und dem kühlenden Tragmedium (Anschluss 3) getrocknet (bestimmter Anteil der im Mahlgut vorhandenen Feuchte wird verdampft) und vom Tragmedium aus der Komponente ausgetragen (Anschluss 2). Bei der Austragung werden in den wirklichen Kohlemühlen die groben Partikel von einem Sichter zu der wiederholten Zerkleinerung geschickt. Damit entsteht in der Mühle ein interner Umlauf, der jedoch für die stationäre Simulation der Komponente 129 von keiner Bedeutung ist. Es wird eine exakte Erfüllung der Massenbilanz angenommen: die Summe der eingehenden Massenströme entspricht dem Gesamtmassenstrom am Austritt (Anschluss 2).

    Die Mischtemperatur des heißen und des kühlenden Tragmediums kann an dem logischen Anschluss 8 vorgegeben werden.

    Der Anschluss 5 ist für die Vorgabe vom in die Komponente eindringenden Sperrmediumanteil (z.B. Sperrluft, Spülluft) vorgesehen.

    Über Anschluss 6 wird die Falschluft (unkontrolliert in das System eindringende Außenluft) berücksichtigt. Die Falschluftmenge kann als Anteil des gesamten Gasstroms am Mühlenaustritt über den Vorgabewert MIA vorgegeben werden. Über den Vorgabewert MIATMIX wird der Falschluftanteil vorgegeben, der für die Mischtemperatur T8 relevant ist.

    Bei dem Wassergehalt Rohmahlgut geht das Bauteil von XH2OB-Anteil am Anschluss 4 aus. Am Anschluss 4 wird nur eine Feststoffzusammensetzung erwartet (keine gasförmige oder flüssige Bestandteile). Die vorgegebene Restfeuchte wird ebenso als XH2OB-Anteil bezogen auf die Feststoffzusammensetzung (nicht auf die gesamte Zusammensetzung!) am Anschluss 2 interpretiert. Dabei wird die gesamte Feststoffzusammensetzung am Anschluss 2 als Bezug genommen (auch die aus dem Traggas am Anschluss 1, 3 gekommenen Asche- und Koksanteile gehören dazu).

    Wichtig. Am Austritt der realen Kohlemühle befindet sich die Restfeuchte des Feinmahlguts nicht im thermodynamischen Gleichgewicht mit dem Traggas. Das Wasser in den Körnchen bleibt flüssig, trotz hoher Temperatur des Gases. Daher wird die Sichtertemperatur TCLASS (die gleich der Gastemperatur am Austritt angenommen wird) an einem logischen Anschluss 9 vorgegeben. Je nach Restfeuchte des Feinmahlguts bzw. Abweichung vom thermodynamischen Gleichgewicht kann die Temperatur des Gemisches am Anschluss 2 (T2) sich von der Sichtertemperatur TCLASS unterscheiden. Damit ist die berechnete Temperatur T2 nur eine theoretische Temperatur, die dem thermodynamischen Gleichgewicht entspricht. Diese Temperatur kann also in der realen Kohlemühle nicht gemessen werden und soll, daher, nicht mit Messwerten verglichen werden. Die aus Energiebilanz berechnete Sichtertemperatur ist als Ergebniswert RTCLASS verfügbar. Die Austrittstemperatur T2, die der gewünschten Sichtertemperatur entspricht, ist als Ergebniswert T2FTCL verfügbar.

     

    Hinweis - Nominal bezogene Kennlinien

    Für das Bauteil 129 gibt es eine Kennlinie CL_12, die sich auf einen Nominalwert der Temperatur bezieht. Das ist die Kennlinie CL_12 für den Restwassergehalt des Feinmahlguts, den das Verhältnis TCLASS/TCLASSN liefert.
    Leider sind solche Temperaturverhältnisse vom gewählten Einheitensystem abhängig. Im Gegensatz zu anderen Einheiten, bei den die Umrechnung nur über einen bestimmten Faktor erfolgt und deshalb keine Auswirkungen auf den Quotienten hat, gibt es bei der Temperatur-Umrechnung ein additives Offset, wodurch sich der Wert des Quotienten ändert.

    Es besteht die Möglichkeit, diese Kennlinie auch in anderen Einheiten (°F, K) vorzugeben.

    Anwender, die für die Temperatur andere Einheitensysteme bevorzugen (z. B. °F, K), müssen die gewählte Temperatur-Einheit im neuem Schalter FTNI einstellen, da Ebsilon intern mit der Temperatureinheit °C rechnet.

     

    Relativer Wärmeverlust (DQLR) / Lastunabhängiger Wärmeverlust (QLA)

    Beim Bauteil 129 kann über den Vorgabewert DQLR ein relativer Wärmeverlust vorgegeben werden.

    In der Praxis ändern sich die Temperaturverhältnisse bei der Mühle jedoch nur geringfügig mit der Last, so dass ein lastunabhängiger Wärmeverlust auftritt. Dieser kann über den Vorgabewert QLA spezifiziert werden. Mit dem Schalter FLOSS wird eingestellt, ob der relative oder der absolute Verlust verwendet werden soll.


     

    Vorgabewerte

    FFU

     

    Mühle AN/AUS

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: AUS (Wenn FFU=0, werden alle eingehenden Massenströme und Enthalpien als Vorgaben erwartet, daher sind die Werte von FTMIX, FMOUTGAS, FCM und
          FCMEB irrelevant)

    =1: AN

    FMODE

     

    Schalter für Berechnungsmodus Auslegung / Teillast

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    = 0: wie im Modell global eingestellt

    = 1: lokale Teillast, d.h. immer Teillastmodus, auch wenn das Modell im Auslegungsmodus gerechnet wird

    =-1: lokale Auslegung

    FDP12

     

    Berechnung des Druckaufbaus (kalte Seite)

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: aus DP12N und Kennfeld 1

    =1: P2 von außen gegeben

    DP12N

    Druckaufbau (nominal)

    FTMIX

     

    Handhabung der Mischtemperatur TMIX136

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: intern berechnet

    =1: Übernahme von PIN 8

    FMOUTGAS

     

    Handhabung des Gasmassenstroms am Austritt MOUTGAS

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: Berechnet / intern vorgegeben

    =1: Übernahme von PIN 9

    FCM

    Handhabung der Massenströme Tragmedien

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =1: MOUTGAS UND MIA gegeben, M1 UND M3 berechnet

    =2: MOUTGAS UND M3 gegeben, M1 UND M6 berechnet

    =3: MOUTGAS UND M6 gegeben, M1 UND M3 berechnet

    =4: MOUTGAS UND M1 gegeben, M3 UND M6 berechnet

    =5: M1, M3 UND M6 gegeben (nicht für FCMEB=0!)

    FCMEB

    Handhabung der Massen- und Energiebilanz

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: Vorgabe TCLASS

    =1: alle Eintrittsbedingungen  gegeben, Berechnung TCLASS

    FQEL

    Vorgabe elektrischer Antriebsleistung

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: berechnet aus Q7N und Kennlinie Q7/Q7N= f(M4/M4N)

    =1: von außen (PIN 7)

    MQEL

    Faktor für Anteil elektrischer Antriebsleistung, die in die Wärme umgewandelt wird

    MIA

    Anteil der Falschluft an MOUTGAS

    MIATMIX

    Anteil der Falschluft, der für TMIX136 relevant ist

    FLOSS

    Vorgabe Wärmeverlust

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: Vorgabe durch DQLR
    =1: Vorgabe durch QLA

    DQLR

    Wärmeverlust relativ (bezogen auf die gesamte zugeführte Wärme außer chemisch gebundene Energie)

    QLA

    Absoluter Wärmeverlust

    FREV

     

    Vorgabe Mühlendrehzahl

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck 

    =0: aus Kennlinie REV/REVN=f(M4/M4N)

    =1: von außen an Anschluss PIN 10

    RXH2OBN

    Restfeuchte Feinmahlgut nominal

    FTNI

     

    Einheit für Berechnung von TCLASS/TCLASSN in CL_12

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: Celsius
    =1: Fahrenheit
    =2: Kelvin

    MOUTGASN

    Massenstrom Gas am Austritt (nominal)

    VOUTGASN

    Volumenstrom Gas am Austritt (nominal)

    TCLASSN

    Sichtertemperatur (nominal)

    M4N

    Massenstrom Rohmalgut (nominal

    Q7N

    Elektrische Antriebsleistung (nominal)

    REVN

    Drehzahl Mühlenantrieb (nominal)

    Die blau markierten Parameter sind Referenzparameter für den Teillastmodus, die von Ebsilon im Auslegungsmodus berechnet werden. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich in den verwendeten Gleichungen auf diese Parameter.Ergebnisse

    Zulässige Flag-Kombinationen

    FCM 1 2 3 4 5
    FCMEB
    0 Ja (FTMIX=0) Ja (FTMIX=0) Ja (FTMIX=0) Ja (FTMIX=0) Nein
    1 Ja (FTMIX=1) Ja (FTMIX=1) Ja (FTMIX=1) Ja (FTMIX=1) Ja (FTMIX=0)

    Ergebnisse

    CWCB4

    gerechneter XH2OB-Mindestgehalt vom Rohmahlgut entsprechend RXH2OB-Vorgabe

    CWCB4DIFF

    Diskrepanz zwischen CWCB4 und dem vorgegebenen Wert von XH2OB am Anschluss 4

    DP12

    tatsächlicher Druckaufbau

    DP12R

    Referenzdruckaufbau

    Q7CL

    elektrische Antriebsleistung aus Kennlinie

    RXH2OB

    Restfeuchte Feinmahlgut am Austritt

    MOUTGAS

    Massenstrom Gas am Austritt

    MOUTGASCL

    Massenstrom Gas am Austritt aus Kennlinie

    VOUTGAS

    Volumenstrom Gas am Austritt

    QLOSS

    Wärmeverlust

    REVCL

    Mühlendrehzahl aus Kennlinie

    QT

    Vom Traggas an das Mahlgut zur Trocknung übertragene Wärme

    MOMON

    Bezogener Massenstrom Gas am Austritt

    VOVON

    Bezogener Volumenstrom Gas am Austritt

    M4M4N

    Bezogener Massenstrom Rohmahlgut

    TCTCN

    Bezogene Temperatur Sichter

    REVREVN

     Bezogene Mühlendrehzahl

    RTCLASS

    Berechnete Sichtertemperatur

    T2FTCL

    Die Austrittstemperatur T2 aus dem thermodynamischen Gleichgewicht für die gewünschte Sichtertemperatur


    Kennlinien

    Kennlinie 1 bis 10:: Druckaufbau   DP12/DP12N = f (VOUTGAS/VOUTGASN) für verschiedene REV/REVN

         X-Achse       1         VOUTGAS/VOUTGASN                1. Punkt
                             2         VOUTGAS/VOUTGASN                2. Punkt
                            .
                             N         VOUTGAS/VOUTGASN                letzter Punkt
     
         Y-Achse      1          DP12/DP12N                               1. Punkt
                            2          DP12/DP12N                               2. Punkt
                            .
                            N         DP12/DP12N                               letzter Punkt

    Kennlinie 11: Elektrische Antriebsleistung Q7/Q7N = f(M4/M4N)

         X-Achse   1        M4/M4N                       1. Punkt
                         2        M4/M4N                       2. Punkt
                         .
                         N        M4/M4N                       letzter Punkt
     
         Y-Achse  1        Q7/Q7N                        1. Punkt
                        2        Q7/Q7N                        2. Punkt
                         .
                        N        Q7/Q7N                       letzter Punkt
     

    Kennlinie 12: Restfeuchte Feinmahlgut RXH2OB/RXH2OBN = f(TCLASS/TCLASSN)

        X-Achse   1        TCLASS/TCLASSN                       1. Punkt
                        2        TCLASS/TCLASSN                       2. Punkt
                        .
                        N        TCLASS/TCLASSN                       letzter Punkt
     

        Y-Achse   1        RXH2OB/RXH2OBN                    1. Punkt
                        2        RXH2OB/RXH2OBN                    2. Punkt
                        .
                        N        RXH2OB/RXH2OBN                    letzter Punkt
     

    Kennlinie 13: Massenstrom Gas MOUTGAS/MOUTGASN = f(REV/REVN)

        X-Achse   1        REV/REVN                                   1. Punkt
                        2        REV/REVN                                   2. Punkt
                        .
                        N        REV/REVN                                   letzter Punkt
     
         Y-Achse  1        MOUTGAS/MOUTGASN             1. Punkt
                        2        MOUTGAS/MOUTGASN             2. Punkt
                        .
                        N        MOUTGAS/MOUTGASN             letzter Punkt
     

    Kennlinie 14: Drehzahl REV/REVN = f(M4/M4N)

        X-Achse   1        M4/M4N                       1. Punkt
                        2        M4/M4N                       2. Punkt
                        .
                        N        M4/M4N                       letzter Punkt
     
        Y-Achse   1        REV/REVN                     1. Punkt
                        2        REV/REVN                     2. Punkt
                        .
                        N        REV/REVN                    letzter Punkt
     


    Verwendete Physik

    Gleichungen

    FFU=1

     

    MF2 - Massenstrom Feinmahlgut am Austritt
    MH2O2 - Massenstrom Brüdendampf am Austritt
    QFM2 = Q((M1+M3+M5+M6), TCLASS) – Wärmeleistung Tragmedium am Austritt
    HH2ODAMPF(TCLASS) - Enthalpie Wasserdampf bei TCLASS
    HF2 = HCoal(P2,TVIRT, RXH2OB) – Enthalpie Feinmahlgut mit Restfeuchte RXH2OB bei TVIRT, P2
    TVIRT - Temperatur, bei der Wasser in Mahlgut unter Druck P2 flüssig bleibt 
    COMP2 - Zusammensetzung am Anschluss 2 

    Für FMODE=0:
    {
       Wenn FDP12=0
            DP12 = DP12N                                                               
        Wenn FDP12=-1
            DP12 = P1 – P2

        Q7CL = Q7N
        RXH2OB = RXH2OBN
        MOUTGASCL = MOUTGASN     
        REVCL = REVN     
    }

    Für FMODE=1:
    {
        Wenn FDP12 = 0
             DP12 = f(Kennlinien 1-10)*DP12N
        Wenn FDP12=-1
             DP12 = P1 – P2

        Q7CL = f(Kennlinie 11) * Q7N
        RXH2OB = f(Kennlinie 12) * RXH2OBN
        MOUTGASCL = f(Kennlinie 13) * MOUTGASN
        REVCL = f(Kennlinie 14) * REVN
    }

    P1 - P2 = DP12                                                                              (1)

    Wenn FMOUTGAS=0
        MOUTGAS = MOUTGASCL
    Wenn FMOUTGAS=1
        MOUTGAS = M9

    Wenn FTMIX = 1
        TMIX136 = T8 
        HMIX136 = f(TMIX136) Mischenthalpie Traggas

    Für alle FMODE

        M2 = M1 + M3 + M4 + M5+M6                                               (2)
        M9 = MOUTGAS                                                                      (3)
        Wenn FQEL=0
           QEL = Q7CL                                                                          (4)
        Wenn FQEL=1
            QEL = Q7
        QGRIND = QEL*MQEL – Anteil Mahlleistung für die Energiebilanz
        QLOSS = DQLOSS*(Q1+Q3+Q4+Q5+Q6+QGRIND) - Verlustleistung
        MMIX136 = M1+M3+ MIATMIX*M6                                         
        HMIX136 = (M1*H1 + M3*H3 + MIATMIX*M6*H6) / MMIX136    

    Wenn FCM = 1
        M6 = MIA*MOUTGAS                                                              (5) 
        M1*H1 + M3*H3 = MMIX136*HMIX136- MIATMIX*M6*H6          (6)
        M1 + M3 = MMIX136 - MIATMIX*M6                                       (7)
    Wenn FCM = 2
        M1*H1 + MIATMIX*M6*H6 = MMIX136*HMIX136- M3*H3          (8)
        M1 + MIATMIX*M6 = MMIX136 - M6                                       (9)  
    Wenn FCM = 3
        M1 und M3 werden ermittelt aus (6) und (7)
    Wenn FCM = 4
        M3*H3 + MIATMIX*M6*H6 = MMIX136*HMIX136- M1*H1         (10)
        M3 + MIATMIX*M6 = MMIX136 – M1                                      (11)


    Wenn FCMEB = 0 
        Von Tragmedium übertragene Leistung: 
        QT = HF2*MF2 + MH2O2 * HH2ODAMPF(TCLASS)-Q4
        QMIX136 = QT – QGRIND – Q5 + QFM2 + QLOSS – (1-MIATMIX)*Q6
        HMIX136 = QMIX136 / MMIX136
        TCLASS = H8
        H2 = f(P2, TCLASS, TVIRT, COMP2)                                            (12)
        T2 = f(P2,H2,COMP2) 
    Wenn FCMEB = 2 
        H2 = (Q1+Q3+Q4+Q5+Q6+QGRIND-QLOSS) / M2                    (13)
        Zusammensetzung am Austritt ohne Restfeuchte Feinmahlgut:
        COMPVIRT = COMP2 – f(RXH2OB)
        Entsprechende Enthalpie:
        H2VIRT = (Q1+Q3+Q4-QF2+Q5+Q6+QGRIND-QLOSS) / (M2-MF2)
        TCLASS = f(H2VIRT, P2, COMPVIRT)
        H9 = TCLASS                                                                           (14) 

    Bauteilform

    Form 1

    Beispiel

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