EBSILON®Professional Online Dokumentation
In der Kombobox ”Dampf-Tafel” wird eingestellt, welche Wasserdampftafel (IFC-67 oder IAPWS-97) für die Berechnung verwendet werden soll.
Standardmäßig wird die IAPWS-IF97 verwendet, die IFC-67 ist nur für Anwender relevant, die alte Ergebnisse reproduzieren wollen.
Außerdem besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften von Wasser/Dampf auf Basis von Splines zu berechnen. Hierzu steht die ebenfalls an der Hochschule Zittau/Görlitz entwickelte LibSBTL zur Verfügung. Um diese Bibliothek zu verwenden, ist in den Modelleinstellungen unter Simulation / Stoffdaten als Dampftafel „IAPWS-IF97 (SBTL)“ einzustellen.
Die beiden nächsten Einträge ”Formulierung Gastafel” und „Realgas-Korrektur“ betreffen die Berechnungen auf den Leitungstypen Luft, Rauchgas, Gas, Rohgas, Kohle, Öl und benutzerdefiniertes Fluid. In der ”Formulierung Gastafel” besteht die Auswahl zwischen
• FDBR
• VDI4670
• LibHuGas (reales Gas)
• NASA
Bei Auswahl von VDI4670 wird für die Substanzen N2, O2, Ne, Ar, CO, CO2, SO2 und H2O die LibIdGas der Hochschule Zittau/Görlitz verwendet
Siehe dazu Kapitel Tafeln der KCE-ThermoFluidProperties.
Falls andere Substanzen in der Leitung vorhanden sind, werden diese nach FDBR gerechnet.
Bei Auswahl von LibHuGas (reales Gas) wird für die Substanzen N2, O2, Ne, Ar, CO, CO2, SO2 und H2O die LibHuGas und für NH3 die LibNH3 der Hochschule Zittau/Görlitz verwendet. Für CO2 wird mit der LibCO2 das Phasengleichgewicht berechnet. Falls flüssiges oder festes CO2 vorhanden ist, erfolgt die Berechnung des CO2-Anteils mit der LibCO2. Alle anderen Substanzen in der Leitung werden nach FDBR gerechnet.
FDBR, VDI4670 und NASA sind Methoden, die auf einer Idealgas-Näherung beruhen.
Hierbei hängt die Enthalpie der Gase nur von der Temperatur ab. Nur bei flüssigem Wasser ergibt sich eine leichte Druckabhängigkeit, denn die Berechnung des Phasenübergangspunktes erfolgt druckabhängig.
Insbesondere bei höheren Drücken und niedrigeren Temperaturen ist die Idealgas-Näherung jedoch häufig zu ungenau. Deshalb besteht die Möglichkeit, zur Idealgas-Berechnung eine Realgas-Korrektur anzuwenden. Hierbei besteht die Auswahl zwischen
• keine Realgas-Korrektur (0)
• Realgaskorrektur nach "Peng-Robinson, (PR)" (1)
• Realgaskorrektur nach "Redlich-Kwong-Soave, (RKS)" (2)
• Realgaskorrektur nach "Lee-Kessler-Ploecker, (LKP)" (3)
• Realgaskorrektur nach "Redlich-Kwong, (RK)" (4)
Bei allen Einstellungen gibt es für folgende Substanzen Sonderbehandlungen:
• Feststoffe werden stets nach FDBR berechnet, und es gibt hierfür keine Realgaskorrektur.
Es gibt jedoch gewisse Einstellmöglichkeiten für die Polynom-Koeffizienten der FDBR-Berechnung:o Für „Asche“ kann ein Korrekturfaktor (Vorgabewert CPCORR in Bauteil 1 bzw. 33) angegeben werden, mit dem das berechnete cp multipliziert wird. Je nach Leitungstyp,
der Einstellung des Schalters FCOAL (bei Bauteil 1 bzw. 33) und der Temperatur werden dabei unterschiedliche Polynomkoeffizienten verwendet:
Für T <= 1500°C:
cp = (0.7133079 + 0.0019154204 * T – 3.494553e-6 * T² + 3.079276e-9 * T³ - 9.77527e-13 * T4 ) * CPCORR
Für T > 1500°C:
cp = (1.104648 + 4.36052e-5 * T) * CPCORR
cp = (0.779413 + 0.002423974 * T + 4.676478e-8 * T² - 2.68897485e-9 * T³) * CPCORR
o Für den Elementaranalyse-Anteil (C,H,O,N,S,Cl) gibt es folgende Einstellmöglichkeiten:
- Beim Leitungstyp „benutzerdefiniertes Fluid“ werden für T<=500°C die vom Anwender vorgegeben cp-Koeffizienten a0, a1, a2 und a3 verwendet:
cp = a0 + a1*T + a2*T² + a3*T³
Für T>500°C wird cp mit T=500°C berechnet.
Korrekturfaktor (Vorgabewert ZFAC) multipliziert:
a0 = (2.96 – 0.00133 * RHOELEM)*ZFAC
a1 = (0.00615 – 0.0000023 * RHOELEM) *ZFAC
Für T<=500°C ist dann:
cp = a0 + a1*T
Für T>500°C:
cp = a0 + a1 *500
Es besteht die Auswahl zwischen
• Alter Modus:
Für T <= 1500°C:
cp = 0.6825314 + 0.003776748 * T – 4.278822e-6 * T² + 2.3451032e-9 * T³ - 5.21156e-13 * T4
Für T > 1500°C:
cp = 1.515835 + 0.0003215344 * T
• Steinkohle:
Für T<=500°C:
cp = (0.8137449 + 0.002530746639 * T + 4.882464e-8 * T² - 2.807419905e-9 * T³) * (1 + 0.95*VOLA),
wobei VOLA der in Bauteil 1 bzw. 33 vorgegebene Anteil der flüchtigen Substanzen ist
Für T>500°C wird
cp mit T=500°C berechnet.
• Braunkohle
Für T<=500°C:
cp = 1.577385 + 0.004905667 * T + 9.46431e-8 * T² - 5.44198e-9* T³
Für T>500°C wird
cp mit T=500°C berechnet.
Für genauere Berechnungen, insbesondere zur Berücksichtigung von Phasengleichgewichten auch für andere Substanzen, kann auf andere Stoffwert-Bibliotheken zurückgegriffen werden. Dies geschieht jedoch nicht modellweit, sondern für einzelne Leitungen durch Verwendung der Leitungstyp Zweiphasenfluid (flüssig oder gasförmig), binäres Gemisch oder Universalfluid. Die Auswahl der entsprechenden Stoffwertbibliotheken geschieht dann über das Bauteil 1 bzw. 33 (Rand- bzw. Startwert).
Siehe dazu auch Kapitel "Vorgabe von Stoffeigenschaften"
Die Kombobox „Realgas-Korrektur“ ist nur aktiv, wenn In der Kombobox ”Formulierung Gastafel” eine der drei Idealgas-Algorithmen ausgewählt wurde und ermöglicht dann, entweder keine Realgaskorrektur anzubringen oder eine der vier oben genannten. Diese Modell-Vorgabe gilt dann für alle Luft-, Rauchgas-, Gas-, Rohgas-, Kohle-, Öl- und benutzerdefinierte Fluid-Leitungen des Modells, für die nicht spezielle leitungsbezogene Einstellungen vorgenommen wurden.
Leitungsbezogene Vorgabe der Realgaskorrektur:
Häufig befinden sich in der Schaltung nur einige wenige Leitungen, für die die Realgaskorrektur signifikant ist. Die Anwendung auf sämtliche Leitungen (von denen die meisten vermutlich Drücke im Bereich des Atmosphärendrucks aufweisen) ist in der Regel überflüssig und verlängert unnötigerweise die Rechenzeit. Aus diesem Grunde kann die Realgaskorrektur auch leitungsspezifisch definiert werden.
Die individuelle Vorgabe der anzuwendenden Realgaskorrektur erfolgt im Bauteil 1 bzw. 33 (Rand- bzw. Startwert) auf dem Blatt „Stoffanteile“. Die Definition gilt für die jeweilige Leitung und wird dann entlang des Hauptstroms weitergereicht. Welche Korrektur verwendet wurde, ist auf der Leitung im Ergebniswert FREALGC ersichtlich. Wenn bei einer Zusammenführung zwei unterschiedliche Realgaskorrekturen zusammentreffen, wird eine Warnung ausgegeben.
Kombobox ”Salzwasser-Tafel”
Hier kann zwischen zwei der Versionen der Meerwasserbibliothek LibSeaWa von der Hochschule Zittau/Görlitz gewählt werden, nämlich der Version von 2009 und der von 2013. Außerdem ist aus Kompatibilitätsgründen eine ältere Version der Salzwasser-Bibliothek verfügbar, die für neuere Projekte allerdings nicht verwendet werden sollte. Diese Auswahl betrifft die Leitungen vom Typ „Salzwasser“.
Kombobox ”Heizwert-Berechnungsmethode”
Mit dieser Kombobox wird die Methode ausgewählt zur Berechnung des Heizwerts von Gasen, deren molekulare Zusammensetzung bekannt ist. Es stehen folgende Methoden zur Auswahl:
• 0: FDBR
• 1: ISO 6976
• 2: ASTM 3588
Dieser Schalter entspricht der Modelleinstellung „ncvcalculationmethod“. Es besteht auch die Möglichkeit, die Heizwert-Berechnungsmethode mit Bauteil 1 bzw. 33 leitungsspezifisch zu definieren. Dies geschieht über den Schalter FNCVCALC.
Für die Abschätzung des Heizwerts für Brennstoffanteile, für die lediglich die Elementaranalyse bekannt ist, sind andere Methoden relevant (siehe unten Kombobox ”Heizwert-Berechnungsmethode für Elementarzerlegung").
Siehe dazu auch Kapitel Vorgabe von Stoffeigenschaften
Eingabefeld ”Heizwert-Referenztemperatur”
Hier wird die Referenztemperatur für die Heizwert-Angabe festgelegt. Diese Referenztemperatur wird einheitlich für alle Heizwert-Angaben in der Schaltung zugrunde gelegt.
Hinweis: Bauteil 46 (Messwert): Für die Vorgabe des Heizwerts (FTYP=6) kann der Anwender auswählen (FNCVREF), ob die Referenztemperatur für den Heizwert aus den Modelleinstellungen übernommen werden soll oder im Bauteil selbst im Vorgabewert TNCVREF definiert werden soll.
Siehe dazu auch Kapitel Vorgabe von Stoffeigenschaften
Kombobox ”Heizwert-Berechnungsmethode für Elementarzerlegung"
Mit dieser Kombobox wird die Methode ausgewählt zur Abschätzung des Heizwerts von Brennstoffen, für die lediglich die Elementaranalyse bekannt ist. Es stehen folgende Methoden zur Auswahl:
Die Methoden 1 bis 10 beziehen sich alle auf den oberen Heizwert.
Dieser wird dann mit der Verdampfungsenthalpie des Wassers bei der Referenztemperatur in den unteren Heizwert umgerechnet.
Dieser Schalter entspricht der Modelleinstellung „ncvcalculationmethodelementary“.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Heizwert-Berechnungsmethode mit Bauteil 1 bzw. 33 leitungsspezifisch zu definieren. Dies geschieht über den Schalter FNCVCALCELEM.
Bei Vorgabe leitungsspezifischer Heizwertberechnungsmethoden (sowohl mit FNCVCALC als auch mit FNCVCALCELEM) wird diese Einstellung dann in Strömungsrichtung weitergeleitet und zu diesem Zweck in der einzelnen Leitung gespeichert. Dies gilt entsprechend auch für die Referenztemperatur, auf die sich der Heizwert bezieht. Bei Zusammenführungen werden die Vorgaben der Hauptleitung (Eintritt 1) an den Austritt übertragen. Wenn bei der Modellierung Leitungen mit unterschiedlichen Vorgaben zusammengeführt werden sollen, muss die Leitung mit den Vorgaben, die beibehalten werden sollen, deshalb an den Anschluss 1 angeschlossen werden.