EBSILON®Professional Online Dokumentation
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Leitungsanschlüsse |
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Fluideintritt |
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Fluidaustritt |
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Einspritzanschluss |
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Allgemeines Vorgabewerte Verwendete Physik Bauteilform Beispiel
Bauteil 38 ermöglicht die Einspritzung von Wasser bzw. Dampf in andere Fluide, die Wasser bzw. Dampf als Bestandteil enthalten können. Dabei findet ein Übergang von der Wasser-/Dampf-Tafel auf die entsprechende Stoffwert-Tafel statt (mit Berücksichtigung der unterschiedlichen Enthalpie-Nullpunkte).
Eine Einspritzung von Dampf in Wasser kann mit diesem Bauteil auch modelliert werden (als Alternative zu Bauteil 3, Zusammenführung mit Drossel). Hierbei besteht auch die Möglichkeit, statt der Einspritzmenge die Mischtemperatur von außen vorzugeben. Dieser Modus ist allerdings numerisch sehr empfindlich. Bei Konvergenzschwierigkeiten sollte man die Einspritzmenge durch einen Regler einstellen.
Mit FSPECX kann festgelegt werden, auf welchen Anschlüssen eine Zusammensetzung vorgegeben sein soll. Dieses Flag kann allerdings nur verwendet werden, wenn die Materialgleichungen in das Gleichungssystem integriert werden (Modelleinstellungen --> Simulation--> Iteration, Level der Integration von Materialgleichungen).
Tafeldifferenzen bei Einspritzungen
Beim Bauteil Wassereinspritzung (38) sowie bei den beiden Sättiger-Bauteilen (53,97) besteht die Notwendigkeit, das eingespritzte Wasser, das in der Einspritzleitung nach der Wasser-/Dampf-Tafel (in der Regel IAPWS-IF97) berechnet wird, in das Rauchgas/ Luft usw. zu überführen, in dem mit druckunabhängigen FDBR-Polynomen gerechnet wird.
Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, an welchem Punkt dieser Tafelübergang durchgeführt wird, die zu jeweils leicht unterschiedlichen Ergebnissen führen.
Diese Unterschiede sind darauf zurückzuführen, dass die Behandlung des Wasserdampfes als ideales Gas eine Näherung darstellt, die insbesondere bei hohen Drücken und niedrigeren Temperatur ungenau wird.
Konkret bedeutet dass, das die Modellierung der Einspritzung umso realistischer wird, je später der Tafelübergang erfolgt.
Es ist möglich, diesen Tafelübergang noch einen Schritt später durchzuführen .
Dies kann durch den Schalter FTABC (Erläuterungen dazu Release-Notes 12, Kap. 1.3.5) eingestellt werden.
Dabei können mit
FTABC=0 : die bisherigen Ergebnisse reproduziert werden,
mit
FTABC=1 : der Tafelübergang wird noch einen Schritt später durchgeführt.
Kernelexpression EDHTAB
Dieses Bauteil ermöglicht eine Mischung von Stoffen mit unterschiedlichen Stoffwerttafeln, mit insbesondere unterschiedlichen Bezugsgrößen für die Enthalpie. Dabei hat die Berechnung der Tafeldifferenz (also der Enthalpiedifferenz für denselben Zustandspunkt zwischen den beiden Tafeln) entscheidende Bedeutung für Funktionalität des Bauteils. Schon bisher gab es zwei Berechnungsvarianten zur Auswahl.
Es kann in der Kernelexpression EDHTAB ein eigener Algorithmus zur Ermittlung der Tafeldifferenz vorgegeben werden.
Hierzu ist der Schalter FTABC auf 2 („Tafeldifferenz durch Kernelexpression EDHTAB berechnet“) zu stellen.
FTABC=2 : Tafeldifferenz berechnet aus Kernelexpression EDHTAB
Interne Vorgabe der Mischtemperatur:
Bei der Einspritzung besteht die Möglichkeit, die gewünschte Mischungstemperatur als Vorgabewert TMIX einzugeben. Hierzu ist der Schalter FSPEC auf den Wert 1 zu stellen.
Sofern die Eintrittstemperatur höher als TMIX ist, wird der Einspritzmassenstrom so berechnet, dass die gewünschte Mischungstemperatur erreicht wird.
Bei niedrigeren Eintrittstemperaturen wird der Einspritzmassenstrom auf 0 gesetzt und die Austrittstemperatur ist gleich der Eintrittstemperatur.
Im Gegensatz zu FSPEC = -1 („Mischungstemperatur von außen gegeben“) ist FSPEC = 1 die stabilere Variante. Bei Vorgabe von außen wird die gesetzte Temperatur nämlich in jedem Fall eingehalten, was bei zu geringen Eintrittstemperaturen zu einer Fehlersituation führt. Da diese Situation auch vorübergehend im Laufe der Iteration auftreten kann, wird von der Verwendung von FSPEC = -1 abgeraten.
Einspritzung von 2-Phasen-Fluide
Beim Bauteil 38 besteht die Möglichkeit, nicht nur Wasser, sondern auch andere 2-Phasen-Fluide einzuspritzen. Bis Release 11 war dies auf Ammoniak und CO2 beschränkt.
In Release 12 werden aber alle 2-Phasen-Fluide zugelassen, die auch in der Rauchgas-Leitung vorhanden sein können, auch wenn sie in der Rauchgas-Leitung stets als Gas behandelt werden, nämlich n-Butan, Iso-Butan, Methanol, Ethanol, Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Propan, Cyclopentan, Iso-Pentan, Neo-Pentan, Hexan, Toluol, Nonan, Dekan, Kohlenmonoxid, Kohlenmonoxidsulfid, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, 1-Buten, Argon, Dodekan, C2-Buten, Ethan, Ethen, Heptan, Iso-Buten, Iso-Hexan, Krypton, Methan, Neon, Oktan, Pentan, Propen, T2-Buten, Xenon, Methyl-Cyclo-Hexan, Phenylethan, Chlorwasserstoff und Oxylen. Wenn man so viel einspritzt, dass ein Teil in der flüssigen Phase verbleibt, wird die Berechnung entsprechend ungenau. Das Bauteil bietet jedoch Möglichkeiten, diese Situation zu erkennen und die Ungenauigkeit abzuschätzen:
Die Ergebniswerte XIL2 und XIV2 geben an, welcher Anteil des eingespritzten Fluides sich in der flüssigen und welcher Anteil sich in der gasförmigen Phase befindet.
Der Ergebniswerte XL2 und X2 geben an, welcher Anteil des gesamten ausströmenden Fluides flüssig bzw. gasförmig ist. Diese Werte sind allerdings nur Näherungen, da sie nur auf Basis der Partialdrücke der eingespritzten Substanz berechnet werden und keine vollständige Phasengleichgewichtsberechnung erfolgt, bei der auch die Wechselwirkung mit anderen Substanzen betrachtet werden müsste.
Der Ergebniswert DH2UNC ermöglicht eine Abschätzung der Ungenauigkeit der Austrittsenthalpie durch die Behandlung der flüssigen Phase als ideales Gas. Sie gibt an, um welchen Betrag die Enthalpie des Austrittsfluid sinken würde, wenn man bei gleicher Temperatur die Verdampfungsenthalpie des flüssigen Anteils abziehen würde. In der Realität wird sich in dieser Situation allerdings auch eine andere Temperatur einstellen, so dass dies nur eine grobe Abschätzung der Größenordnung sein kann.
Die neuen Ergebniswerte werden allerdings nur bei FTABC=1 berechnet.
Die Mischungsrechnung wird ab Release 15 Patch 4 auch für sehr kleine Massenströme durchgeführt. Vorher wurde unterhalb von einem Gesamtmassenstrom von 10^-6 kg/s darauf verzichtet.
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FSPEC |
Berechnungsmodus Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck = 0: Einspritzmassenstrom gegeben (Normalfall) =-1: Mischtemperatur von außen gegeben = 1: Mischtemperatur durch Vorgabewert TMIX gegeben |
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TMIX |
Mischtemperatur |
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FTABC |
Stelle für die Tafelumrechnung (siehe unter "Allgemeines") Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck = 0: Für das gesamte Wasser bei Austrittstemperatur und -gesamtdruck (alter Modus) = 1: für den gasförmigen Anteil des Wassers nach der Expansion auf den Partialdruck =2: Tafeldifferenz berechnet aus Kernelexpression EDHTAB |
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EDHTAB |
Funktion für Tafeldifferenz function evalexpr:REAL; |
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FSPECX |
Schalter für Handhabung von Materialgleichungen Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Beliebige gegeben |
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.
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Alle Betriebsfälle |
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M2 = M1 + M3 (3) P2 = P1 (1) Hdiff = 0 wenn Anschluss 1,2 = Rauchgas oder Luft und Anschluss 3 = Wasser, dann { Hdiff = -2500 kJ/kg } H2*M2 = H1*M1 + (H3+Hdiff)*M3 (2) t2 = f(p2,h2) wenn Nassdampf am Anschluss 2, dann X2 = f(P2,H2) Q2 = Q1 + Q3 NCV2 = (NCV1 * M1 + NCV3 * M3) / M2 |
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Form 1 |
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Form 2 |
Klicken Sie hier >> Bauteil 38 Demo << um ein Beispiel zu laden.
