1 CC-reacs Reaktory

2 Typy reaktorów Stechiometryczny: stoich Równowagowy: equilKinetyczny: kinetic Gibbsa: gibbs Okresowy: batch

3 Reaktor równowagowy (equil)Podaje się: Ilość reakcji Typ reaktora, fazę reakcji rodzaj obliczeń termicznych Sposób obliczeń Stopień konwersji – jak r. stechiometryczny Rodzaje reakcji – równoległe/następcze Podejście z przyrostem temperatury Podejście równowagowe Podaje się stałe równowag reakcji oraz względny stopień konwersji w odniesieniu do stanu równowagi Model stałej reakcji w f. ciekłej oparty na stężeniach Kx/aktywnościach Ka

4 Reaktor równowagowy (equil)Pi – produkty, Ri – substraty, xi , yi – zwykle wsp. stechiometryczne Dla reakcji konwersji CO i metanizacji stałe są dostępne JEDNOSTKI (zakładka More Specyfications)

5 Reaktor równowagowy (equil)

6 Reaktor równowagowy (equil)

7 Reaktor kinetyczny (kinetic)Podaje się: Ilość reakcji Typ reaktora (zbiornikowy/rurowy) Sposób obliczeń termicznych Cel obliczeń JEDNOSTKI (More Specyfications) Parametry kinetyczne reakcji

8 Reaktor kinetyczny zbiornikowy

9 Reaktor rurowy (przepływ tłokowy)

10

11 Obliczane są Temperatura/zapotrzebowanie ciepłaObjętość reaktora/stopień przereagowania

12 Kinetyka reakcji Standardowa: Niestandardowarównanie Arrheniusa Równanie Langmuira-Hinselwooda – reakcja z katalizą heterogeniczną Niestandardowa Tworzy się własne równanie Parametry zapisywane w plikach .xls i .bas Regresja danych doświadczalnych

13 Reaktor Gibbsa (Gibbs)Do obliczeń bilansu masowego i cieplnego Natężenia przepływu produktów, skład, warunki termiczne obliczane z minimalizacji energii Gibbsa Dla typowych związków wystarczy podać parametry zasilania Nie trzeba podawać stechiometrii!!!! Należy wyszczególnić INERTY Obliczany jest hipotetyczny stan równowagi Szczególnie użyteczny przy obliczeniach spalania i wytrącania

14 Reaktor Gibbsa

15 Reaktor okresowy (Batch)Jest elementem dynamicznym Wsad stanowi stan początkowy Obliczenia z wykorzystaniem kinetyki reakcji

16 Reaktor okresowy (Batch)Definiowanie Ładunek początkowy Informacje podstawowe

17 Reaktor okresowy (Batch)Definiowanie Informacje podstawowe: Ilość reakcji Faza reakcji Kinetyka Tryb termiczny Tryb „półciągły” Zasilanie Odbiór Zbieżność Parametry numeryczne całkowania wyniki

18 Reaktor okresowy (Batch)Definiowanie – jednostki stałych równania szybkości

19 Czyli orurowanie i nie tylkoPiping Czyli orurowanie i nie tylko

20 Przepływ = spadek ciśnieniaSieć rurociągów reprezentuje przepływ płynów przez kilka połączonych urządzeń. Jeżeli podana jest wystarczająca ilość natężeń przepływu i ciśnień brakujące parametry mogą zostać wyliczone.

21 Operacje skalujące przepływ jako funkcję ciśnieniaKompresor/turbina Pompa Rura Zawór regulujący Węzeł ciśnieniowy (pressure node)

22 Pressure node Reprezentuje punkt, w którym następuje zmiana ciśnienia na skutek przepływu przez rurę, zmianę wysokości, przepływu przez zawór, pompę, kompresor itp. Oblicza ciśnienia lub natężenia przepływu zależnie od wprowadzonych danych.

23 Pressure node 3 zmienne, 1 równanie: 2 stopnie swobodyF=? P2=? F=f(P1, P2) 3 zmienne, 1 równanie: 2 stopnie swobody Definicje w węzłach są nadrzędne: Ciśnienia i natężenia przepływu w strumieniach przyłączonych do węzłów są zmieniane do wartości zdefiniowanych/obliczonych w węzłach

24 Pressure node Tryby pracy (Mode) Zmienne ciśnienie – Variable pressureCiśnienie ustalone – Fixed pressure

25 Opcje OpJedn „Node”

26 Flow rate options – Opcje natężeń przepływuPrzepływ ustalony – Fixed flow rates Ustala przepływ przez sąsiedni aparat Ciśnienie w aparacie od strony węzła jest zmienną Przepływ zmienny Ustalony przez sąsiedni aparat Wolny strumień wlotowy/wylotowy – natężenia obliczane przez węzeł Tylko 1 aparat w gałęzi może określać natężenie przepływu. Pozostałe aparaty muszą mieć obliczane spadki ciśnienia.

27 Dopuszczalne ustawienia węzłów

28 Węzeł jako rozdzielaczCiśnienia wylotowe jak ciśnienie w węźle Tylko jeden strumień wylotowy: free outlet F3=? F1=? P1=? P2=? F1=F2=F3+F4 F1=f(P1, P2) F4=?

29 Symulacja przepływu przez rury UO - PipeSymbol operacji jednostkowej: "pipe symulator" Ważniejsze metody obliczeń: Izotermiczny przepływ gazu – długie rury Przepływ jednofazowy Przepływ dwufazowy (dwie metody) Metody specjalne dla wody i pary wodnej

30 Symulacja przepływu przez rury UO - Pipe

31 Symulacja przepływu przez rurySpecyfikacja: Obliczenia sprawdzające Projektowe: Przepływ jednofazowy Wymiarowanie bazujące na spadku ciśnienia P/100ft Wymiarowanie dla dwufazowego przepływu pionowego Obliczenia wsteczne Pwlot na podstawie Pwyl i wymiarów Obliczenie natężenia przepływu przy danych wymiarach oraz Pwlot i Pwyl

32 Symulacja przepływu przez ruryOpcje termiczne: Przepływ adiabatyczny Przepływ izotermiczny Wymiana z otoczeniem (powietrze, woda, ziemia, użytkownika)

33 Symulacja przepływu przez ruryInne parametry: Średnica rury Długość rury Współczynnik szorstkość powierzchni Geometryczna wysokość podnoszenia Współczynnik wnikania ciepła do otoczenia i temp. otoczenia

34 Symulacja przepływu przez ruryPozostałe zakładki: Properties - Właściwości medium Calculated Results - Wyniki obliczeń Valves - Zawory Fittings – Armatura: Welded - spawana, Flanged – łączona kołnierzowo

35 Zawór regulujący – Control ValvePrzeznaczony do regulatorów automatycznych ale można używać do ręcznej regulacji Dostępne tryby pracy: Ustalone natężenie przepływu dopasuj pozycję zaworu Ustal położenie zaworu dopasuj natężenie przepływu Ustal natężenie i położenie dopasuj ciśnienie wylotowe

36 Zawór regulujący – Control ValveZawór stałoprocentowy Zawór liniowy R – zakres pracy (max do min przepływ kontrolowany, typowo 10, nowe zawory do 25) U – pozycja zaworu Q – przepływ przy całkowicie otwartym zaworze

37 Zawór regulujący – Control ValveCv – współczynnik przepływu zaworu Cvc – obliczony współczynnik przepływu (1,25 do 2 x mniejszy od Cv) Dobór Cv – Menu: Sizing/Control Valve Q – max. natężenie przepływu (otwarty zawór) SG – gęstość płynu Jednostki miar USA,

38 Control Valve - Wsp. przepływu krytycznego cf

39 Regulator - ControllerUrządzenie pozwalające dobrać parametr tak by był spełniony założony warunek Parametr zmieniany i warunek mogą dotyczyć strumienia lub aparatu Tryby pracy Controller off Feed-forward Feed-backward

40 Regulator - Controller

41 Regulator - Controller

42 Regulator w trybie Feed-forwardPozwala przenieść informację o obliczonym parametrze strumienia lub aparatu do miejsca gdzie jeszcze nie były prowadzone obliczenia, np. przekazać moc uzyskaną w turbinie do kompresora

43 Regulator w trybie Feed-forwardPozwala przenieść informację o obliczonym parametrze strumienia lub aparatu do miejsca gdzie jeszcze nie były prowadzone obliczenia, np.. przekazać moc uzyskaną w turbinie do kompresora

44 Regulator w trybie Feed-forward