EBSILON®Professional Online Dokumentation
Die Behandlung von Leitungen der Fluid-Typen
ist vereinheitlicht, so dass in jeder Leitung dieselben Substanzen vorhanden sein können.
Es dürfen auch feste (z.B. Asche, Ruß) und flüssige Substanzen (z.B. flüssiges Wasser, flüssiges NH3, flüssiges CO2) vorhanden sein.
Für die festen Anteile ist die Elementaranalyse vorzugeben, so dass eine korrekte Behandlung bei einer Verbrennungsrechnung möglich ist.
Feststoffe sind die folgenden Stoffe : C, H, O, N, S, CL, ASH, LIME, CA, H2OB, ASHG, MG, CACO3, CAO, CASO4, MGCO3 und MGO. Die Feststoffe werden als partielle Massenbilanz vorgegeben/angezeigt, und die restlichen Stoffe werden (ggfs. ohne H2O) als Gemisch auf 100% skaliert (als Massen- bzw. Molzusammensetzung).
Somit können die verschiedene Brennstoffe dieser Leitungstypen gemischt werden, wodurch einer Brennkammer verschiedene Brennstoffe in einem Anschluss zugeführt werden können. Dazu können die Bauteile 60 (Allgemeine Zusammenführung) und 28 (Sammelbehälter) genutzt werden.
Es ist zu beachten, dass der Bezugspunkt für die Enthalpie bei der Luft-/Rauchgastafel sich von dem der Wasser-/Dampftafel unterscheidet. In der Luft-/Rauchgastafel ist der Enthalpie-Nullpunkt bei 0°C für gasförmige Stoffe festgelegt (also auch gasförmiges Wasser). Befindet sich nun in einer Luft- bzw. Rauchgasleitung Wasser in der flüssigen Phase, ist dessen Enthalpie um die Verdampfungsenthalpie (2500 kJ/kg) vermindert. Deshalb können in diesen Leitungstypen auch bei positiven Temperaturen negative Enthalpiewerte auftreten.
Alle diese klassischen Fluid-Typen können in den Brennkammer-Bauteilen als Brennstoff genutzt werden.
Details zu den nutzbaren Wasser-(Dampf-)-Tafeln finden sie hier.
Das Phasengleichgewicht des Wassers wird seit Release 15 Patch 4 genauer berechnet, sowohl für den Übergang flüssig/gasförmig als auch für die Übergänge fest/gasförmig und fest/flüssig. Für den Übergang in die feste Phase wird der bisherige Gefrierpunkt von -0.000001°C für die Drücke unter 1.352 bar beibehalten, bei denen der tatsächliche Gefrierpunkt oberhalb von dieser Temperatur liegt. Der Grund dafür ist die Vermeidung von Ergebnisänderungen bei Vorgabe von T=0°C, da dies in der Regel in Hilfskonstruktionen verwendet wird, in denen H2O in der flüssigen Phase erwünscht ist. Da 0°C auch die Default-Referenztemperatur für die Exergie ist, sollte vermieden werden, dass der Referenzpunkt in der Eis-Phase liegt.
Durch die genauere Berechnung können jetzt auch für fast reines Wasser (> 99.999%) Zweiphasen-Zustände behandelt werden. Da für die Enthalpie am Gefrierpunkt die Druckabhängigkeit berücksichtigt wird, ergibt sich auch für die Enthalpie des flüssigen Wasser oberhalb des Gefrierpunkts eine leichte Druckabhängigkeit.
Der Eintrag ”Anteile bezogen auf” erlaubt Typen der Zusammensetzung (Anteile bezogen auf):
Alle diese Optionen können selbstverständlich auch bei Darstellung von Zusammensetzungen in Wertekreuzen und bei Aufrufen in EbsScript und EbsOpen verwendet werden.
Die ”Summe” gibt immer die Summe der Bestandteile an, die im Zusammensetzungsfeld spezifiziert sind. Beachten Sie, dass die Summe immer 1 sein muss, wenn der Dialog verlassen wird. Ansonsten tritt ein Berechnungsfehler auf.
Die Wertefelder ”Tot. Anteil Wasser” und ”Tot. Anteil Asche” geben immer den Gesamtanteil von Wasser oder Asche, bzw. den Massenstromanteil in einem Fluid an.
Diese Werte ändern sich nicht, wenn von ”Roh” auf ”WAF”, ”WF” oder ”AF” umgeschaltet wird. Im ”Roh” Mode sind weder der ”Tot. Anteil Wasser” noch der ”Tot. Anteil Asche” editierbar. Im ”WAF” und ”WF” Mode ist der ”Tot. Anteil Wasser” editierbar, im ”WAF” und ”AF” Mode ist der ”Tot. Anteil Asche” editierbar.
In der Zusammensetzungsliste sind die Bestandteile entsprechend der Anteilsfestlegung (”Roh”, ”WAF”, ”WF” oder ”AF”) aufgeführt, mit Ausnahme von ”Asche” und ”Chemisch gebundenem Wasser (H20B)”.
Im ”Roh” Modus sind alle Eingaben Gesamtanteile. Die Summe über alle Eingaben muss 1 ergeben.
Im ”WAF” Modus sind die Eingaben ”Asche” und ”Chemisch gebundenes Wasser (H20B)” Gesamtanteile und identisch zu den zugehörigen Angaben im Info Feld. Alle anderen Eingaben sind bezogen als wasser- und aschefreie Anteile des Eingabemediums. Die Summe über alle Eingaben außer ”Asche” und ”Chemisch gebundenes Wasser (H20B)” muss 1 sein.
Im ”WF” Modus ist nur die Eingabe ”Chemisch gebundenes Wasser (H20B)” als Gesamtanteil identisch zur Angabe ”Tot. Anteil Wasser” im Infofeld. Alle anderen Eingaben sind relativ zu den wasserfreien Anteilen des Eingabemediums. Die Summe aller Eingaben mit Ausnahme ”Chemisch gebundenes Wasser (H20B)” muss 1 sein.
Im ”AF” Modus ist nur die Eingabe ”Asche” ein Gesamtanteil und identisch mit der Eingabe ”Tot. Anteil Asche” im Infofeld. Alle anderen Eingaben sind relativ zum aschefreien Anteil des Fluids. Die Summe über alle Eingaben mit Ausnahme von ”Asche” muss 1 sein.
Für die Berechnung des spezifischen Volumens (und damit auch der Dichte) von Gasen (Luft, Rauchgas, Gas, Rohgas) wurden nur die gasförmigen Bestandteile berücksichtigt, da der Anteil der flüssigen und festen Bestandteile zum spezifischen Volumen wegen der höheren Dichte in der Regel unerheblich ist.
Das spezifische Volumen dieser Bestandteile kann in der Regel nicht berechnet werden, da üblicherweise hierfür nur die elementare Zusammensetzung bzw. die allgemeine Spezifikation „Asche“ vorgegeben wird.
Es wurde die Möglichkeit geschaffen, für diesen Anteil (flüssige und feste Bestandteile) eine Dichte im Vorgabewert „Dichte für Elementarzusammensetzung“ (RHOELEM) vorzugeben.
Bis Release 10 wurde die Dichtevorgabe (Vorgabewert RHO) nur für Öl verwendet. Zur Vereinheitlichung ist auch bei Öl RHOELEM zu verwenden. RHO steht als Vorgabewert nicht mehr zur Verfügung.
Wird bei der Dichte (RHOELEM) ein Wert von 0 eingetragen, wird der Anteil der als Elementaranalyse gegebenen Stoffe bei der Ermittlung des spezifischen Volumens vernachlässigt.
Bei nicht gasförmigen Bestandteilen, deren chemische Zusammensetzung bekannt ist, wird das spezifische Volumen aus den entsprechenden Stoffdaten ermittelt.
Dies betrifft flüssiges H2O, NH3 und CO2, für die Bibliotheken in Ebsilon integriert sind, sowie die neuen Substanzen für die Direktentschwefelung, für die folgende Konstanten verwendet werden:
Die Daten wurden einer Veröffentlichung des National Institutes of Standards and Technologies (NIST) entnommen (http://webbook.nist.gov/chemistry/form-ser.html).
Alle verfügbaren Funktionen - aller Tafeln: siehe Stoffdaten-Werkzeug--> Funktion/Stoffwert-Aufruf
Die folgenden Funktionen sind im Gültigkeitsbereich von -30 bis 2000 °C und von 0.01 bis 30 bar verfügbar:
Die Gastafel-Formulierung enthält u.a. folgende Funktionen
|
h = f(p, t) |
(1001) |
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s = f(p, t) |
(1002) |
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t = f(p, h) |
(1003) |
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t = f(p, s) |
(1004) |
|
|
h = f(p, s) |
(1007) |
|
|
s = f(p, h) |
(1008) |
|
|
cp = f(p, h) |
(1012) |
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|
v = f(p, t) |
(1013) |
|
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cp = f(p, t) |
(1017) |
|
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x_sat = f(p, t) |
(1018) |
Wasserdampf-Sättigungskonzentration |
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x_H2OL = f (p, t) |
(1019) |
Anteil flüssigen Wassers |
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mg |
(1020) |
Molgewicht |
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ncv |
(1021) |
Heizwert |
Außerdem stehen zwei Funktionen zur Umrechnung zwischen Massen- und Molanteilen zur Verfügung:
|
Massenanteile --> Molanteile |
(1023) |
|
Molanteile --> Massenanteile |
(1022) |
Bei dieser Umrechnung werden feste und flüssige Anteile nicht berücksichtigt. Dies gilt ebenfalls für die Funktionen zur Berechnung des spezifischen Volumens.
Wegen der Erweiterung der CO2-Bibliothek um festes CO2 wurde eine Funktion phase(p,h) implementiert, die angibt, in welchem Phasenbereich man sich befindet. Sie liefert folgende Werte: