Bauteil 139: Dampferzeuger mit 2 Zwischenüberhitzungen

In diesem Thema

Bauteil 139: Dampferzeuger mit 2 Zwischenüberhitzungen

Vorgaben

Leitungsanschlüsse
1	Speisewassereintritt
2	Frischdampfaustritt (HD)
3	1. Zwischenüberhitzereintritt (ZÜ 1)
4	1. Zwischenüberhitzeraustritt (ZÜ 1)
5	Erzeugungswärme, (als H), (z. B. bereitgestellt durch ein angeschlossenes Bauteil 21)
6	Hochdruckeinspritzung (ohne Drosselung)
7	1. Zwischenüberhitzereinspritzung (ohne Drosselung)
8	Entwässerung / Abschlämmung
9	2. Zwischenüberhitzereintritt (ZÜ 2)
10	2. Zwischenüberhitzeraustritt (ZÜ 2)
11	2. Zwischenüberhitzereinspritzung (ohne Drosselung)

Allgemeines Vorgabewerte Kennlinien Verwendete Physik Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Dieses Bauteil ist eine Erweiterung des Bauteils 5 („Dampferzeuger“) um einen zusätzlichen Strang für eine zweite Zwischenüberhitzung. Wie Bauteil 5 ist auch Bauteil 139 eine einfache Möglichkeit zur Modellierung eines Dampferzeugers mit vorgebbaren Dampfparametern ohne die Notwendigkeit einer detaillierten Abbildung der einzelnen Heizflächen. Es beinhaltet lediglich die Wasser-/Dampf-Seite des Kessels. Da jedoch der benötigte Wärmebedarf in einer Gesamt-Bilanzierung aller ein- und austretenden Energieströme ermittelt und auf dem Logikanschluss 5 ausgegeben wird, kann dieser als Sollwert eines Reglers (Bauteil 12) für die Modellierung einer Feuerung mit Bauteil 21 verwendet werden. Zu diesem Zweck gibt es auch bei Bauteil 139 eine Ansicht (Form 2), um das Bauteil auf einem Bauteil 21 (mit Form 2, 4 oder 5) zu platzieren und den Kessel optisch als Einheit darzustellen.

Die Erweiterung zu Bauteil 5 besteht in einem Eintritt (Anschluss 9) und einem Austritt (Anschluss 10) für das in der zweiten Zwischenüberhitzung zu erwärmende Medium (standardmäßig Dampf) sowie einen Eintritt (Anschluss 11) für eine eventuelle Einspritzung.

Die Dampf-Austrittstemperaturen für alle Stränge können wahlweise intern als Vorgabewert T2, T4 bzw. T10 im Bauteil gesetzt oder von außen vorgegeben werden. Bei interner Vorgabe wird die Temperatur in allen Lastfällen als konstant angenommen.

Die Eintrittstemperaturen für das Speisewasser und den Dampf für die beiden Zwischenüberhitzungs-Stränge sollen sich aus der Schaltung von außen ergeben.

Der Druck auf dem Hochdruckstrang kann im Auslegungsfall intern mit dem Vorgabewert P2N festgelegt werden. Die Lastabhängigkeit des Frischdampf-Drucks wird dann mit der Kennlinie CP2 definiert. Die Austrittsdrücke der beiden Zwischenüberhitzungs-Stränge sollen sich aus der Schaltung von außen einstellen.
Die Druckverluste der einzelnen Stränge werden im Auslegungsfall in den Vorgabewerten DP12N, DP34N und DP910N festgelegt. In Teillast steht für den Hochdruckstrang eine Kennlinie CDP12 zur Verfügung. Die beiden Zwischenüberhitzungsstränge werden üblicherweise (FVOL=1) nach dem Bernoulli-Gesetz skaliert:

DP34 =(M3/M3N)² * (V3/V3N) * DP34N und

DP910 =(M9/M9N)² * (V9/V9N) * DP910N

Der Schalter FVOL erlaubt es dabei, mit FVOL=0 die vereinfachten Formeln

DP34 =(M3/M3N)² * DP34N und

DP910 =(M9/M9N)² *DP910N

für inkompressible Fluide zu benutzen oder den Druckverlust überhaupt nicht zu skalieren (FVOL=2):

DP34 = DP34N

DP910 = DP910N

Die Massenströme für alle Stränge müssen von außen vorgegeben werden.

Die Massenströme der drei Einspritzungen können dagegen im Bauteil relativ zum Speisewassermassenstrom vorgegeben werden.

Für den Hochdruck-Strang geschieht dies im Vorgabewert M6M1. Dieser Wert gilt für alle Lastfälle. Für die Einspritzungen in die Zwischenüberhitzungs-Stränge können die Massenströme über die Kennlinien CM7M1 und CM11M1 lastabhängig definiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die „Last“ bei beiden Kennlinien auf den Speisewassermassenstrom bezogen wird (M1/M1N) und nicht auf den Massenstrom der jeweiligen Zwischenüberhitzung. Auch das Ergebnis bezieht sich bei beiden Kennlinien auf den Speisewassermassenstrom. Es ist nämlich der jeweilige Einspritzmassenstrom, bezogen auf den Speisewassermassenstrom. Im Gegensatz zu vielen anderen Kennlinien haben diese Kennlinien an der Stelle M1/M1N=1 nicht den Wert 1, sondern das Verhältnis von Einspritzmassenstrom zu Speisewassermassenstrom im Auslegungspunkt. Diese Kennlinien werden deshalb auch in der Auslegungsrechnung verwendet.

Wie bei Bauteil 5 gibt es auch bei Bauteil 139 einen Ausgang für eine Abschlämmung. Deren Massenstrom kann wahlweise über den internen Vorgabewert M8M1 oder von außen vorgegeben werden. Der Druck der Abschlämmung wird durch den Vorgabewert DPECON definiert. DPECON ist dabei der Druckverlust zwischen dem Speisewassereintritt und der Abschlämmung. Als Enthalpie der Abschlämmung wird die Enthalpie der bei diesem Druck siedenden Flüssigkeit angenommen.

Bei Bauteil 139 wurde für jede optional vorgebbare Größe ein separater Schalter implementiert. Dabei steht „0“ für die Vorgabe im Bauteil und „1“ für die Vorgabe von außen. Die Verwendung kombinierter Schalter wie bei Bauteil 5 (z. B. „T2 und P4 von außen gegeben, T4 intern“) wäre hier zu unübersichtlich geworden.

ACHTUNG:

Bei der Modellierung von Einspritzungen und Abschlämmungen ist darauf zu achten, diese mit dem übrigen Kreislauf zu vernetzen, da ansonsten eine Massenbilanzverletzung auftritt.

Vorgabewerte

FMODE	Schalter für Berechnungsmodus =0: GLOBAL =1: Lokale Teillast =-1: Lokale Auslegung
FP2	Frischdampf-Druckvorgabe Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: P2 ermittelt aus P2N und CP2 =1: P2 von außen gegeben
P2N	Frischdampf-Druck (nominal)
DP12N	HD-Druckabfall (nominal)
FT2	Frischdampf-Temperaturvorgabe Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: T2 durch Spezifikationswert T2 gegeben =1: T2 von außen gegeben
T2	Frischdampf-Temperatur
FM6	Vorgabe Hochdruck-Einspritzung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: M6 aus Vorgabewert M6M1 berechnet =1: M6 von außen gegeben
M6M1	HD-Einspritzung, Massenstromverhältnis (relativ zum Speisewasser M1)
DP34N	Druckabfall bei erste Zwischenüberhitzung (nominal)
FT4	Temperaturvorgabe 1. ZÜ (heiße Seite) Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: T4 gegeben durch Vorgabewert T4 =1: T4 von außen gegeben
T4	Erste Zwischenüberhitzungstemperatur
FM7	Vorgabe 1. ZÜ-Einspritzung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: M7 aus Kennlinie CM7M1 berechnet =1: M7 von außen gegeben
DP910N	Druckabfall bei zweiter Zwischenüberhitzung (nominal)
FT10	Temperaturvorgabe 2. ZÜ (heiße Seite) Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: T10 durch Vorgabewert T10 gegeben =1: T10 von außen gegeben
T10	Zweite Zwischenüberhitzungstemperatur
FM11	Vorgabe 2. ZÜ-Einspritzung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: M11 aus Kennlinie CM11M1 berechnet =1: M11 von außen gegeben
FM8	Vorgabe Abschlämmumg Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: M8 aus Vorgabewert M8M1 berechnet =1: M8 von außen gegeben
M8M1	Abschlämmung, Massenstrom (relativ zum nominalen Speisewasserstrom)
DPECON	Economiser Druckabfall (nominal) Dieser Wert dient zur Ermittlung des Druckniveaus der Abschlämmung
FVOL	Teillast-Druckabfall (für ZÜ) Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: nur Massenstrom-abhängig =1: abhängig von Massen- und Volumenstrom =2: konstant (gleich Nominalwert)
M1N	Speisewasser-Massenstrom (nominal)
M3N	Erster Zwischenüberhitzungsmassenstrom (nominal)
V3N	Spezifisches Volumen der ersten Zwischenüberhitzung an der kalten Seite (nominal)
M9N	Zweiter Zwischenüberhitzungsmassenstrom (nominal)
V9N	Spezifisches Volumen der zweiten Zwischenüberhitzung an der kalten Seite (nominal)

Die blau markierten Identifikationswerte sind Referenzwerte für den Teillastmodus. Diese Werte werden in den jeweiligen Gleichungen als Ist-Teillastwerte verwendet. Handelt es sich bei diesen Identifikationswerten um Strömungsdaten, stammen diese Werte oft von angeschlossenen Leitungen oder berechneten Werten.

Generell sind alle sichtbaren Eingaben erforderlich. Häufig werden jedoch Standardwerte zur Verfügung gestellt.

Für weitere Informationen über die Farbe der Eingabefelder und ihre Beschreibungen siehe Komponenten bearbeiten\Vorgabewerte

Für weitere Informationen über Auslegung vs. Teillast und Nominalwerte siehe Allgemeines\Nominalwerte übernehmen

Kennlinien

Kennlinien CPD12, CPD34, CPD910: Die Standard-Kennlinien haben konstant den Wert 1.0. Eine Berechnung aufgrund physikalischer Gesetze dürfte in den meisten Fällen genauer sein als eine Default-Kennlinie. Insbesondere kann eine Abhängigkeit vom Volumenstrom bei der Kennlinie gar nicht berücksichtigt werden. Und den Dampf als inkompressibles Fluid anzusehen, dürfte eine ziemlich grobe Näherung darstellen.

Kennlinie 1 (CP2): HD-Gleitdruckkennlinie P2/P2N = f(M1/M1N)

X-Achse      1        M1/M1N                 1. Punkt
                  2        M1/M1N                 2. Punkt
                    .
                  N        M1/M1N              letzter Punkt

Y-Achse      1        P2/P2N                  1. Punkt
                    2        P2/P2N                   2. Punkt
                    .
                    N        P2/P2N                    letzter Punkt

Kennlinie 2 (CDP12): HD-Druckverlust DP12/DP12N = f(M1/M1N)

X-Achse     1        M1/M1N                 1. Punkt
                    2        M1/M1N                 2. Punkt
                    .
                    N        M1/M1N                letzter Punkt

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

Kennlinie 3 (CDP34): ZÜ-Druckverlust DP34/DP34N = f(M3/M3N)

X-Achse     1        M3/M3N                 1. Punkt
                    2        M3/M3N                 2. Punkt
                    .
                    N        M3/M3N                letzter Punkt

Y-Achse      1         DP34/DP34N           1. Punkt
                    2         DP34/DP34N           2. Punkt
                    .
                    N        DP34/DP34N          letzter Punkt

Kennlinie 4 (CDP910): 2.-ZÜ-Druckverlust, 2. Zwischenüberhitzung DP910/DP910N = f(M9/M9N)

X-Achse     1        M9/M9N                 1. Punkt
                    2        M9/M9N                 2. Punkt
                    .
                    N        M9/M9N                letzter Punkt

Y-Achse      1         DP910/DP910N           1. Punkt
                    2         DP910/DP910N           2. Punkt
                    .
                    N        DP910/DP910N          letzter Punkt

Kennlinie 5 (CM7M1): Erste ZÜ-Einspritzung M7/M1 = f(M1/M1N)

X-Achse      1        M1/M1N                 1. Punkt
                    2        M1/M1N                 2. Punkt
                    .
                    N        M1/M1N                letzter Punkt

Y-Achse      1         M7/M1                  1. Punkt
                    2         M7/M1                  2. Punkt
                    .
                    N        M7/M1                   letzter Punkt

Kennlinie 6 (CM11M1): Zweite ZÜ-Einspritzung M11/M1 = f(M1/M1N)

X-Achse      1        M1/M1N                 1. Punkt
                    2        M1/M1N                 2. Punkt
                    .
                    N        M1/M1N                letzter Punkt

Y-Achse      1         M11/M1                  1. Punkt
                    2         M11/M1                  2. Punkt
                    .
                    N        M11/M1                   letzter Punkt

Verwendete Physik

Gleichungen

Auslegungsfall (Simulationsschalter: GLOBAL=Auslegungsfall und FMODE=GLOBAL)
	M2 - M1 - M6 + M8 = 0 (1) Falls FM6=0: M6 – M6M1 * M1 = 0 (2) Falls FP2=0: P2 = P2N (3) P2 – P1 =DP12N (4) Falls FT2=0: H2 = f(P2,T2) (5) M4 – M3 – M7 = 0 (6) Falls FM7=0: M7 – CM7M1(1)* M1 = 0 (7) (CM7M1(1): Wert der Kennlinie für die 1. ZÜ-Einspritzung bei M1/M1N=1) P3 – P4 = DP34N (8) Falls FT4=0: H4 = f(P4,T4) (9) M10 – M9 – M11 = 0 (10) Falls FM11=0: M11 – CM11M1(1)* M1 = 0 (11) (CM11M1(1): Wert der: Kennlinie für die 2. ZÜ-Einspritzung bei M1/M1N=1) P9 – P10 = DP910N (12) Falls FT10=0: H10 = f(P10,T10) (13) Falls FM8=0: M8 – M8M1 * M1 = 0 (14) P8 – P1 = DPECON (15) H8 = H’(P8) (16) H5+M1H1+M3H3+M9H9+M6H6+M7H7+M11H11-M2H2-M4H4-M10H10-M8H8=0 (17)
Teillastfall (Simulationsschalter: GLOBAL=Teillast oder FMODE=Lokale Teillast)
	M2 - M1 - M6 + M8 = 0 (1) Falls FM6=0: M6 – M6M1 * M1 = 0 (2) Falls FP2=0: P2 = CP2(M1/M1N) * P2N (3) (CP2: Gleitdruck-Kennlinie) P2 – P1 = CDP12(M1/M1N) * DP12N (4) (CDP12:Druckverlust-Kennlinie) Falls FT2=0: H2 = f(P2,T2) (5) M4 – M3 – M7 = 0 (6) Falls FM7=0: M7 – CM7M1(M1/M1N)* M1 = 0 (7) (CM7M1: Kennlinie 1. ZÜ-Einspritzung) Falls FVOL = 0: DP34 =(M3/M3N)² * DP34N 1: DP34 = (M3/M3N)² * (V3/V3N)DP34N 2: DP34 = DP34N P3 – P4 = DP34 (8) Falls FT4=0: H4 = f(P4,T4) (9) M10 – M9 – M11 = 0 (10) Falls FM11=0: M11 – CM11M1(M1/M1N) M1 = 0 (11) (CM11M1: Kennlinie 2. ZÜ-Einspritzung) Falls FVOL = 0: DP910 =(M9/M9N)² * DP910N 1: DP910 = (M9/M9N)² * (V9/V9N)* DP910N 2: DP910 = DP910N P9 – P10 = DP910 (12) Falls FT10=0: H10 = f(P10,T10) (13) Falls FM8=0: M8 = M8M1 * M1N (14) P8 – P1 = DPECON (15) H8 = H’(P8) (16) H5+M1H1+M3H3+M9H9+M6H6+M7H7+M11H11-M2H2-M4H4-M10H10-M8H8=0 (17)

Bauteilform

Form 1

Form 2

Beispiel

Klicken Sie hier>> Bauteil 139 Demo << um ein Beispiel zu laden.

Impressum Disclaimer