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    Bauteil 52: Abscheider (Filter)
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    Bauteil 52: Abscheider (Filter)

    Vorgaben

    Leitungsanschlüsse

    1

    Eintritt

    2

    Austritt

    3

    Verzweigung mit Massenstrom von ausgewählten Bestandteilen

     

    Allgemeines       Vorgabewerte       Verwendete Physik       Bauteilform       Beispiel

     

    Allgemeines 

    Bauteil 52 ermöglicht die Trennung von Stoffströmen eines Fluids (gasförmig, flüssig oder fest). Mit diesem Bauteil können z.B. modelliert werden:

    Der anteilige Abzug eines Stoffes X wird beschrieben durch die Spezifikationsgröße JX, wobei X die Kurzbezeichnung des Stoffes darstellt. Es hängt vom Fluidtyp ab, welche Stoffe extrahiert werden können. Siehe Kapitel Leitungsübersicht für Detailinformationen.

    Alternativ kann auch die Zusammensetzung des abgezogenen Stoffes von außen (mit Bauteil 33, Startwert) vorgegeben werden. Die im Austritt spezifizierten Substanzen müssen dann im Eintritt in ausreichender Menge vorhanden sein.

    Dieses Bauteil ermöglicht auch einen Übergang zwischen verschiedenen Stoffwerttafeln, auch mit unterschiedlichen Enthalpienullpunkten. Der Übergang in die Zwei-Phasen-Stoffwertbibliothek ist für die von uns vorgegebenen Fluide LibNH3, LibCO2 und Wasser möglich, nicht jedoch für selbst definierte Fluide.

    Anwendungsbeispiel: Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas mit anschließender Verflüssigung

    Bei der Abscheidung von Fluiden, die einen Phasenübergang aufweisen können, ist folgendes zu beachten: scheidet man nur eine Phase ab, so wird durch Bauteil 52 soviel dieser Substanz abgeschieden, wie es dem Anteil dieser Phase am Eintritt entspricht. Am Bauteilaustritt stellt sich jedoch ein neues Phasengleichgewicht der beiden Phasen ein, entsprechend den thermodynamischen Größen und den Partialdrücken in den Austrittsleitungen. 

     

    Zur Erleichterung der Modellierung chemischer Prozesse gibt es mit den Modi FM=4 und FM=5 die Möglichkeit, das Verhältnis der Substanzen am Austritt festzulegen. Hierbei werden die Vorgabewerte J.. nicht als Abscheidegrade interpretiert, sondern als relatives Verhältnis der Substanzen untereinander, das auf der Austrittsleitung erreicht werden soll. Bei FM=4 werden dabei die Massenanteile angegeben, bei FM=5 die Molanteile.

    Die Abscheidemenge wird durch den Vorgabewert RR (Reaktionsrate) bestimmt. Für RR=1 wird so viel wie möglich abgeschieden, also so viel, bis von (mindestens) einer Substanz nichts mehr übrigbleibt.
     

    Modell 

    Der Gesamtmassenstrom am Anschluss 3 ergibt sich aus den Trennanteilen Ji (0<=Ji<=1, i steht für die Bestandteile) und den Gewichtsanteilen X1i=M1i/M1
    von Anschluss 1    

    M3 = S[X1i * Ji]  * M1

    Der Anteil am Anschluss 3 wird analog berechnet zu

    X3i = X1i * Ji * M1/M3

    Die Beziehungen für Massenstrom und Bestandteile am Anschluss 2 ergeben

    M2 = S[X1i * (1-Ji)]  * M1

    X2i = X1i * { 1-Ji }   * M1/M2

    Der Druck wird als konstant angenommen.

     

    Wenn FSPECH=0, dann (T1 aus Vorgabe)

    T3=T1,  T2 aus Energiebilanz

    Wenn FSPECH=1, dann (T2 aus Vorgabe)

    T1=T2,  T3 aus Energiebilanz

    Wenn FSPECH=2, dann (T1 aus Vorgabe)

    T3=T2=T1, ohne Berücksichtigung der Energiebilanz
     

    Die Enthalpien ergeben sich aus der Summation der spezifischen Enthalpien Hi bei den jeweiligen Temperaturen

    H2 = S[Hii * X2i] 

    H3 = S[Hii * X3i] 

    Ähnliche Bauteile:

    Bauteil 4  (Einfache Verzweigung):

    Der abgeschiedene Massenstrom 3 muss vorgegeben werden (z. B. durch das Bauteil 33, Pastille) oder er muss im System anderweitig bekannt sein.

     

    Bauteil 17  (Verzweigung mit Kennlinie):

    Der abgeschiedene Massenstrom 3 muss durch eine Kennlinie festgelegt sein, die das Trennverhalten in Abhängigkeit des Einlaufmassenstroms angibt.

     

    Bauteil 18  (Verzweigung mit Vorgabe des Verzweigungsverhältnisses):

    Der abgeschiedene Massenstrom 3 wird als Anteil des Eingangsmassenstroms angegeben. Für Teillast ergibt sich keine Änderung dieser Beziehung.

     

    Bauteil 19  (Trocknung von Nassdampf):

    Die abgeschiedene Feuchtigkeit ergibt sich aus der Angabe des Anteils, um den die vorhandene Feuchtigkeit im Nassdampf vermindert werden soll.

     

    Bauteil 54  (Trocknung von gasförmigen Fluiden):

    Dieses Bauteil ermittelt, ob infolge der Partialdrücke in Luft-, Rauchgas-, Brenngas-, Kohle- oder Rohgas Wasser vorhanden ist. Es kann festgelegt werden, welcher Anteil der vorhandenen Feuchtigkeit reduziert werden soll.

    Vorgabewerte

    FM

    Massenstromverteilung

    FM = 2: M1 oder M3 gegeben
    FM = 3: M1 oder M2 gegeben
    FM = 4: M3 berechnet aus der Reaktionsrate RR und Jxx als Massenverhältnisse
    FM = 5: M3 berechnet aus der Reaktionsrate RR und Jxx als Molverhältnisse
    Fm = -1: M3 und Zusammensetzung von außen gegeben. Die Zusammensetzung der Abscheidung wird in diesem Fall nicht durch die Jxxx bestimmt, sondern von außen (auf Leitung am Anschluss 3) vorgegeben. Die Jxxx werden deshalb ausgeblendet und ignoriert. Am Eintritt muss in jedem Fall Massenstrom und Zusammensetzung gegeben sein. Der Massenstrom muss groß genug sein, damit die Abscheidung möglich ist.
    RR Nur für FM=4 oder FM=5: Reaktionsrate

    FSPECH

    Energiebilanz-Handhabung

    =0: T3=T1, T2 aus Energiebilanz
    =1: T1=T2, T3 aus Energiebilanz
    =2: T3=T2=T1, ohne Berücksichtigung der Energiebilanz - Der Ergebniswert DQ wird nicht 0 sein.
    =-1:  Alle Temperaturen von außen vorgegeben (ohne Berücksichtigung der Energiebilanz) - Der Ergebniswert DQ wird nicht 0 sein.                                                                                   
    Hinweis: Unter normalen Bedingungen sind die Austrittstemperaturen für alle Ströme gleich. Falls aber unterschiedliche Sätze von thermischen Eigenschaften für verschiedene Austrittsströme verwendet werden, kann eine Enthalpie eintreten. Die Differenz der Energiebilanz, die dadurch verursacht wird, dass alle Ströme auf gleiche Temperatur eingestellt werden, wird als Ergebnisgröße DQ ausgewiesen.

    FADAPT

    Schalter für Anpassungspolynom ADAPT/ Anpassungsfunktion EADAPT

    =0: nicht verwendet und nicht ausgewertet

    =1: ADAPT = Faktor für alle Jxx (d.h. alle Abscheidungsraten werden mit dem gleichen Faktor multipliziert)

    =1000: nicht verwendet, aber ADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)

    =-1: EADAPT = Faktor für alle Jxx (d.h. alle Abscheidungsraten werden mit dem gleichen Faktor multipliziert)

    =-2: EADAPT wird als Abscheidegrad interpretiert - Werte < 0.00 und Werte > 1.00 werden auf 0 bzw. 1 abgeschnitten.

    Um für die einzelnen Substanzen unterschiedliche Abscheidegrade vorgeben zu können, muss die KE_Internal-Variable subst_id genutzt werden, auf die man bei der Programmierung der Kernelexpression zurückgreifen kann. Das Bauteil wertet die Kermelexpression in einer Schleife für jede in der Eingangsleitung vorhandene Substanz aus und übergibt dabei in subst_id die Substanz, die gerade betrachtet wird. Beispiel siehe unten.

    =-1000: nicht verwendet, aber EADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)

    EADAPT

    Anpassungsfunktion (Eingabe)

    JN2

    N2 Anteil

    JO2

    O2 Anteil

    JCO2

    CO2 Anteil

    JH2OG

    Wasseranteil (gasförmig)

    JH20L

    Wasseranteil (flüssig)

    JSO2

    SO2 Anteil

    JAR

    Argon Anteil

    JCO

    CO Anteil

    JCOS

    COS Anteil

    JH2

    H2 Anteil

    JH2S

    H2S Anteil

    JCH4

    CH4 Anteil

    JHCL

    HCL Anteil

    JETH

    Ethan Anteil

    JPROP

    Propan Anteil

    JBUT

    n-Butan Anteil

    JPENT

    n-Pentan Anteil

    JHEX

    n-Hexan Anteil

    JHEPT

    n-Heptan Anteil

    JACET

    Azetylen Anteil

    JBENZ

    Benzol Anteil

    JC

    C Anteil

    JH

    H Anteil

    JO

    O Anteil

    JN

    N Anteil

    JS

    S Anteil

    JCL

    Cl Anteil

    JASH

    Ascheanteil (nicht gasförmig)

    JASHG

    Asche (gasförmiger) Anteil

    JLIME

    Kalk (Ca(OH)2) Anteil

    JCA

    Ca Anteil

    JH2OB

    Wasser (gebunden) Anteil

    JNO

    NO-Anteil

    JNO2

    NO2-Anteil

    JNH3G

    Anteil gasförmigen Ammoniaks

    JNH3L

    Anteil flüssigen Ammoniaks

    JMG

    Mg Anteil

    JMETHL

    Anteil Methanol

    JCACO3

    CaCO3 Anteil

    JCAO

    CaO-Anteil

    JCASO4

    CaSO4-Anteil

    JMGCO3

    MgCO3-Anteil

    JMGO

    MgO Anteil

    JOCT

    n-Oktan Anteil

    JNON

    n-Nonan Anteil

    JDEC

    n-Dekan Anteil

    JDODEC

    n-Dodekan Anteil

    JIBUT

    Isobutan (2-Methylpropan) Anteil

    JIPENT

    Isopentan (2-Methylbutan) Anteil

    JNEOPENT

    Neopentan (2,2-Dimethylpropan) Anteil

    J22DMBUT

    Neohexan (2,2-Dimethylbutan) Anteil

    J23DMBUT

    2,3-Dimethylbutan Anteil

    JCYCPENT

    Cyclopentan Anteil

    JIHEX

    Isohexan (2-Methylpentan) Anteil

    J3MPENT

    3-Methylpentan Anteil

    JMCYCPENT

    Methylcyclopentan Anteil

    JCYCHEX

    Cyclohexan Anteil

    JMCYCHEX

    Methyl-Cyclohexan Anteil

    JECYCPENT

    Ethyl-Cyclopentan Anteil

    JECYCHEX

    Ethyl-Cyclohexan Anteil

    JTOLUEN

    Toluol (Methylbenzol) Anteil

    JEBENZ

    Ethylbenzol Anteil

    JOXYLEN

    ortho-Xylen (1,2-Dimethylbenzol) Anteil

    JCDECALIN

    cis-Decalin (Decahydronaphthalen) Anteil

    JTDECALIN

    trans-Decalin (Decahydronaphthalen) Anteil

    JETHEN

    Ethen (Ethylen) Anteil

    JPROPEN

    Propen (Propylen) Anteil

    J1BUTEN

    1-Buten Anteil

    JC2BUTEN

    cis-2-Buten Anteil

    JT2BUTEN

    trans-2-Buten Anteil

    JIBUTEN

    Isobuten (2-Methylpropen) Anteil

    J1PENTEN

    1-Penten Anteil

    JPROPADIEN

    Propadien (Allen) Anteil

    J12BUTADIEN

    1,2-Butadien (Methylallen) Anteil

    J13BUTADIEN

    1,3-Butadien (Vinyläthylen) Anteil

    JETHL

    Ethanol Anteil

    JCH3SH

    CH3SH (Methanethiol, Methylmercaptan) Anteil

    JHCN

    HCN (Blausäure) Anteil

    JCS2

    Kohlenstoffdisulfid Anteil

    JAIR

    Luft Anteil

    JHE

    Helium Anteil

    JNE

    Neon Anteil

    JKR

    Krypton-Anteil

    JXE

    Xenon-Anteil

    JN20

    Distickstoffmonoxid (N20, Lachgas) Anteil

    JCO2L

    CO2 (flüssig)-Anteil

    JH2OL

    Wasser (flüssig)-Anteil

    JNH3L

    NH3 (flüssig)  Anteil

    DTMAX

    Maximal zulässige Temperaturabweichung (bei Berücksichtigung der Energiebilanz)

    Eingabe: 0<=Ji<=1 ,  i steht für die Bestandteile

    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

    Verwendete Physik

    Gleichungen

    Alle Betriebsfälle
     

     

    p2  = p1                                          (1)

    p3  = p1                                          (2)

    M3i= X1i *Ji*M1

    M3  = S(M3i)                                   (5)

    X3i = X1i * Ji * M1/M3

    M2 = M1 - M3                                (6)

    X2i = X1i * { 1-Ji }   * M1/M2

    X3i aus Massenbilanz

    H2 = S [ Hi * X2i ]                             (3)

    H3 = S [ Hi * X3i ]                             (4)

                                   

    FADAPT=0:   ADAPT nicht verwendet und nicht ausgewertet

    FADAPT=1 :  ADAPT = Faktor für alle Jxx, (d. h. alle Abscheidungsraten werden mit dem gleichen Faktor multipliziert)

    FADAPT=1000 : nicht verwendet, aber ADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)

    FADAPT=-1: EADAPT =  Faktor für alle Jxx, (d. h. alle Abscheidungsraten werden mit dem gleichen Faktor multipliziert)

    FADAPT= -2: EADAPT = Abscheidegrad für alle Jxx (mit Verwendung von subst_id können alle Abscheidungsraten verschieden sein)

    FADAPT=-1000 :  nicht verwendet, aber EADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)

    Beispiel für Kernel-Expression bei FADAPT=-2

    Wenn man beispielsweise die Hälfte des Wassers und alles CO2 und alles SO2 abscheiden will, kann man folgenden EADAPT-Code verwenden:

    function evalexpr:REAL;
    var val:real;
           internals:array of InternalValue;
           n:integer;
           i:integer;
           subst_id:integer;
    begin
           internals := keGetInternals();
           n := length( internals );
           if (n > 0) then subst_id :=internals[0].value;
          
           if (subst_id = 4) then begin // H2O
             val:=0.5;
           end else if (subst_id = 3 or subst_id = 5) then begin // CO2 und SO2
             val:=1.0;
           end else begin 
             val:=0.0;
           end;
           evalexpr := val;
    end;

     

    Bauteilform

    Form 1

    Beispiel

    Klicken Sie hier >> Bauteil 52 Demo << um ein Beispiel zu laden..

    Siehe auch
    Abscheider

     

     

    Copyright Iqony Solutions GmbH 2024 Erstellt am 05.09.2024

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