Bauteil 92: MSF-Stufe

In diesem Thema

Bauteil 92: Entsalzung - MSF-Stufe

Vorgaben

Leitungsanschlüsse
1	Salzwasser-Vorwärmung Eintritt
2	Salzwasser-Vorwärmung Austritt
3	Destillat-Eintritt
4	Destillat-Austritt
5	Salzwasser-Eintritt
6	Salzwasser-Austritt
7	Dampf-Eintritt
8	Dampf-Austritt
9	Druckvorgabe

Allgemeines Vorgabewerte Kennlinien Verwendete Physik Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Mittels der Komponente 92 kann eine Stufe einer MSF-Entsalzungsanlage (Multi-Stage Flashing Desalination) dargestellt werden. Das Modul ermöglicht die Beschreibung der Verdampfung einer in der Stufe freigesetzten Sole sowie eines in der MSF-Stufe entspannten Destillats und der Übertragung der bei der Kondensation des Dampfes entstehenden Wärme an das Primärmedium (Salzwasser-Vorwärmung). Zusätzlich können die Verluste durch einen Anstieg der Entspannungs-Salzwassertemperatur gegenüber dem idealen Gleichgewichtszustand (non-equilibrium allowance), Druckverlust in dem Tropfenabscheider (Demister) und der durch das Absaugen zum Vakuumsystem verlorene Dampf berücksichtigt werden. Zwei Berechnungsmodi sind möglich. Bei einem wird der Dampfdruck im Entspanner (P9) vorgegeben und k*A berechnet, oder das Bauteil berechnet aus k*A den Druck P9.

Der berechnete Massenstrom des kondensierten Dampfes wird zusätzlich an den Leitungsanschluss 9 ausgegeben. Somit kann dieser Massenstrom als Parameter für das Anpassungspolynom verwendet werden.

Achtung! Bei der Vorgabe des Drucks P9 gibt es klare physikalische Grenzen. Der vorgegebene Druck P9 darf nicht höher als der Sättigungsdruck bei der Enthalpie H5 sein. Gibt man den Druck dagegen zu klein vor, kann es unter Umständen dazu führen, dass die Grädigkeit im Kondensator negativ wird.

Druckverlustbegrenzungen in Teillast (Extras --> Modelleinstellungen--> Berechnung--> Maximaler relativer Druckabfall) :
Da der Druckverlust quadratisch mit dem Massenstrom ansteigt, können sich bei Überschreitung des Nennmassenstroms schnell deutlich zu hohe Druckverluste ergeben, die dann Phasenübergänge und Konvergenzprobleme verursachen. Aus diesem Grunde wurden Druckverlustbegrenzungen eingebaut.

Vorgabewerte

DP12N	Primärseitiger Druckverlust (nominal)
TOL	Genauigkeit der Energiebilanz
DQLR	Wärmeverlust durch Abstrahlung an die Umgebung (relativ zum abgebenden Strom)
FMODE	Schalter für Berechnungsmodus Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck 0: wie global eingestellt 1: lokale Teillast (d.h. immer Teillast-Modus, auch wenn global Auslegung eingestellt ist) 2: Spezielle lokale Teillast (Sonderfall zur Kompatibilität mit früheren Ebsilon-Versionen, sollte in neuen Schaltungen nicht verwendet werden, da Ergebnisse zu echten Teillastrechnungen nicht konsistent sind)
FSPEC	Schalter zur Einstellung, welche Größen vorgegeben und welche berechnet werden sollen Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck 0: P9 gegeben (Identifikation von kA) 1: P9 berechnet aus kA
FADAPT	Schalter zur Verwendung des Anpassungspolynoms ADAPT/ der Anpassungsfunktion EADAPT Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Nicht verwendet und nicht ausgewertet =1: Korrekturfaktor für kA [KA = KAN Kennlinienfaktor * Polynom] =2: Berechnung des kA [KA = KA Polynom] =1000: nicht verwendet, aber ADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit) = -1: Korrekturfaktor für kA [KA = KAN Kennlinienfaktor * Anpassungsfunktion] = -2: Berechnung des kA [KA = KAN Anpassungsfunktion] = -1000: nicht verwendet, aber EADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)
EADAPT	Anpassungsfunktion
FVALKA	Validierung von kA Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: KAN verwendet ohne Validierung =1: Durch IPS bezeichnete Pseudomessstelle verwendet (validierbar) , zur Zeit nicht verfügbar*
IPS	Index für Pseudomessstelle
DTLOSS	Temperaturverlust durch das thermische Ungleichgewicht
DPLOSS	Druckverlust in Demister
FTYPL8	Schalter für Spezifikation des Massenstroms des Dampfes zum Vakuumsystem Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck 0: M8 als Anteil des Gesamtdampfmassenstroms 1: M8 von außen gegeben
M8MST	Dampfanteil zum Vakuumsystem (hat bei FTYPL8=1 keine Bedeutung)
DUM2	Vorgabewert - Dummy 2
DUM3	Vorgabewert - Dummy 3
KAN	kA (Wärmeübergangskoeffizient Fläche, nominal)
M1N	Primärseitiger Massenstrom (nominal)
MSTN	Dampfmassenstrom (nominal)
VSTN	Dampf-Volumenstrom (nominal)
P9N	Stufendruck (nominal)
QN	Abgegebene Wärme bei Nennlast (nominal)

Die blau markierten Identifikationswerte sind Referenzwerte für den Teillastmodus. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich auf die in den Gleichungen verwendeten Werte.

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

Es gibt zwei Kennlinien, die den Einfluss des Primärmassenstroms bzw. den Einfluss des Sekundärmassenstroms auf k*A beschreiben. Der Korrekturfaktor für k*A ergibt sich durch Multiplikation der beiden Einflussfaktoren.

1. Kennlinie     FK1 = f (M1/M1N)
2. Kennlinie     FK2 = f (MST/MSTN)

Gesamt: (K*A)/(K*A)N = FK1 * FK2

Kennlinie 1, CKAM1: (k*A)-Kennlinie : (k*A)1/(k*A)N = f (M1/M1N)

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

     Y-Achse   1        (k*A)1/(k*A)N            1. Punkt
                     2        (k*A)1/(k*A)N            2. Punkt
                      .
                     N        (k*A)1/(k*A)N            letzter Punkt

Kennlinie 2, CKAMST: (k*A)-Kennlinie : (k*A)2/(k*A)N = f (MST/MSTN)

     X-Achse    1        MST/MSTN                 1. Punkt
                    2        MST/MSTN                 2. Punkt
                    .
                     N        MST/MSTN                 letzter Punkt

     Y-Achse    1        (k*A)2/(k*A)N               1. Punkt
                      2        (k*A)2/(k*A)N               2. Punkt
                      .
                     N        (k*A)2/(k*A)N              letzter Punkt

Verwendete Physik

Gleichungen

Auslegung

(Simulationsflag:
GLOBAL=Auslegung
und
FMODE=Auslegung)

P2 = P1-DP12N

Teillast

(Simulationsflag:
GLOBAL=Teillast
oder
FMODE=Teillast)

F1 = (M1/M1N) ** 2
P2 = P1 - DP12N * F1

Alle Betriebsfälle

Vereinfachung: Es wird ein konstanter Salzgehalt der Sole innerhalb der Stufe angenommen. Der Wert des Salzgehaltes WSALT wird gleich dem Salzgehalt am Salzwasseraustritt (PIN 6) gesetzt

Druckbilanz:
FSPEC=0: P9 von außen gesetzt
FSPEC=1: P9 berechnet aus k*A (für k*A Kennlinie)
P1, P5, P3, P7-von außen gesetzt
P6 = PM (Berechnung von PM aus Gl. (1))
P4 = P8 = P9 - DPDEM

Flashing:
Ein fiktiver Druck PM wird benötigt um die beim Flashing der Sole entstehende Dampfmenge MSTBRINE unter dem Einfluss des thermischen Ungleichgewichts zu bestimmen:

PM = PSAT [(TSAT(P9,WSALT) + DTLOSS),WSALT] (1)

Dampfanteil in der Sole:
XBRINE = (H5 - H’(PM,WSALT)) / (HSTBRINE - H’(PM,WSALT))

Dampfenthalpie der verdampften Sole:
HSTBRINE = H(P9,TSAT(P9,WSALT)) (2)

Dampfanteil in Destillat:
XDEST = (H3 - H’(P9-DPDEM)) / (H’’(P9-DPDEM) - H’(P9-DPDEM))

Berechnung der beim Flashing entstehenden Dampfmengen und Dampfenthalpien:

Destillat:
WENN(XDEST = 1) => MSTDEST = M3, HSTDEST = H’’(P9-DPDEM)
WENN(XDEST = 0) => MSTDEST=0, HSTDEST=H3
WENN(0 < XDEST < 1) => MSTDEST = M3 * XDEST, HSTDEST = H’’(P9-DPDEM)
Sole:
WENN(XBRINE = 1) => MSTBRINE=M5, HSTBRINE aus Gl. (2)
WENN(XBRINE = 0) => MSTBRINE=0, HSTBRINE=H5
WENN(0 < XBRINE < 1) => MSTBRINE = M5*XBRINE, HSTBRINE aus Gl. (2)

Massenbilanz:
M1, M3, M5, M7 von außen gesetzt
M2 = M1
M4 = M3 + M7 + MSTBRINE - M8
M6 = M5 - MSTBRINE
FTYPL8=0: M8 von außen gesetzt
FTYPL8=1: M8=M8MST*MST
MST = M7 + MSTDEST + MSTBRINE

Salzgehalt:
WSALT = WSALT6 = WSALT5 * M5/M6
WSALT2 = WSALT1

Energiebilanz:
H1, H3, H5, H7 von außen gegeben
Q5 = H5 * M5
QDBRINE = MSTBRINE * HSTBRINE
H6 = (Q5 - QDBRINE) / M6
H4 = H'(P9 - DPDEM)
H8 = H’’(P9 - DPDEM)
Q3 = H3 * M3
Q4 = H4 * M4
Q6 = H6 * M6
Q7 = H7 * M7
Q8 = H8 * M8
DQ = (Q3 + Q5 + Q7 - Q4 - Q6 - Q8) * (1 - DQLR)
Q2 = Q1 + DQ
H2 = Q2 / M2

Wärmeübertragung:
DTL = TSAT(P9 - DPDEM) - T1
DTU = TSAT(P9 - DPDEM) - T2
LMTD = (DTU - DTL) / (ln(DTU) - ln(DTL))
KA = DQ / LMTD

Bauteilform

Form 1

Beispiel

Klicken Sie hier >> Bauteil 92 Demo << um ein Beispiel zu laden.

Siehe auch

Brennkammern und Reaktoren

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