Моделирования процесса перуска отработавших газов

[Kolomiec]

Здравствуйте! Возникла необходимость провести моделирование перепуска выхлопных газов двигателя. Стал разбираться в Chemcad и наткнулся на отсутствие примитива двигателя. Есть идея организовать блок который бы опирался на стехиометрические зависимости концентраций, в зависимости от расхода топлива и входного и выходного расходов. Однако на мой взгялд данная схема не будет полностью отражать поставленной задачи. Если у кто-нибудь решала такую задача большая просьба проконсультировать или может быть использовать другую программу типа easy5, aspena или еще чего. Заранее спасибо!!

[Электрофил]

Было бы странно, если бы в ChemCad был примитив двигателя. Можете ли вы подробнее описать суть проблемы. Правильно ли я понимаю, что вам нужна модель сжигания топлива, после чего часть продуктов сжигания должно возвращаться в камеру сгорания? Как там давление должно меняться?

[Kolomiec]

Ну в принципе в лучшем варианте нужна модель процесса горения в двигателе, и как, следствие продукты сгорания на выходе. Однако есть идея воспользоваться системой уравнений (полученна Тамбовским Хим. Институтом), в части описания изменений концентраций в процессе горения в ДВС:
С(со_2)вых =((Gвх∙С(со_2)вх +3.1932∙gт))/Gвых ;
С(о_2)вых=((Gвх∙С(о_2)вх+3.324∙gт))/Gвых ;
С(H_2 O)вых=((Gвх∙С(H_2 O)вх +1.134∙gт))/Gвых ;
С(N_2)вых=(Gвх∙С(N_2)вх)/Gвых

где: Сco2, Сo2, СH2O, СN2 – концентрации диоксида углерода, кислорода, водяных паров и азота на выходе из дизельной энергоустановки;
Gвх, Gвых – расход смеси на входе и на выходе;
gт – расход дизельного топлива.

и по температуре: T=180+470∙(1-exp(-z))
где: z – функция от τ;
τ – время работы дизельной энергоустановки.

И попытаться на основе данных уравнений создать блок в Chemcadе, который будет отвечать за преобразования входных концентраций и температуры в выходные, а дальше данный поток будет разделяться, охлаждаться и насыщаться кислородом с использованием стандартных элементов.
Но у меня есть одно сомнение в полной мере такое моделирование отразит процесс горения в дизеле, если меня по сути интересуют только выходные параметры по концентрации основных составляющих и температура.

По давлению: в давление на выходе из двигателя мне известно и оно лежит будет лишь изменяться если будет создавать большое разряжение на всасывании, а так после прохождения теплообменников и другой арматуры давление снизиться до атмосферного плюс минус 10-15%.

[Электрофил]

Не совсем понял, отвечу как понял. Процесс горения в ХемКаде достаточно просто моделируется при помощи Gibbs reactor. При этом топливо надо будет задать в виде смеси индивидуальных углеводородов. Пример в ChemCad 6.2:

[Kolomiec]

Хм спасибо сейчас попробую скажу что получилось))

[Kolomiec]

Вот спасибо Вам огромное это то что мне нужно)). Как говориться фаза №1 выполнена. Я к сожалению в данной программе не очень разбираюсь. Если не сложно хотелось бы получить еще консультацию. Хочу изложить свои мысли в дальнейшей построением схемы. После прохождения двигателя (реактора Гиббса) выхлопные газы направляются в делитель потока, при этом коэффициент рециркуляции в данном случае будет определяться исходя из концентрации кислорода в выхлопных газах, для этого мне необходимо поставить контролер и модуль передачи информации о потоке. После этого я направляю перепускаемые газы в теплообменник, где охлаждаю их до заданной температуры. После чего смешиваю с кислородом в количестве недостающем до объема расхода воздуха на номинальном режиме работы (процесс генерации воздуха с использованием ТИКов, хочу заменить простым хранилищем). Используя контролер и модуль передачи информации от потока определяю в смеси концентрацию CO2 и исходя из концентрации осуществляю рециркуляцию второй ступени, часть насыщенных кислородом выхлопных газов направляю в технологический объем (пока думаю может смоделировать процесс перемешивания воздуха с воздушной смесью в другой программе), а остальные в смеситель где происходит смешение с воздухом из технологического объема (сначала будет чистый воздух). После чего используя два контролера продолжаю работу до того как концентрация по диоксиду углерода не станет предельной или концентрация кислорода не упадет до минимума (что маловероятно).
Однако до сих пор мне не ясно, как я осуществлю цикличность имея схему которую мне предложили, т.е. я не понимаю как завести полученные насыщенные кислородом выхлопные газы, обратно в ректор Гиббс (может поставить второй такой?). Ну и в принципе насчет расчета не нужно будет для этого использовать модуль Динамика? Ну и последний вопрос: на выходе из реактора температура газов составляет 1500 градусов, можно ли установить процесс изотермическим ( на концентрацию я посмотрел это не влияет) с температурой 650 градусов, правда при использовании перепускаемых газов температура со временем то же меняется.
Да, может быть у кого-нибудь есть хорошее описание Chemcad, а то я накачал много разных книг (руководств пользователя), но не где не нашел описание всех элементов и принцип их действия. За ранее спасибо!

[Электрофил]

Хорошего описания ChemCad не существует, сам учился по всякого рода руководствам, ну и хелп встроенный. Часть из того, что вы пишете выглядит странным... Можете ли вы конкретно сформулировать, что вы хотите от такого расчета, какие результаты?
И еще, я не очень разбираюсь в двигателях, но мне кажется сгорание происходит адиабатически, без отвода тепла, поэтому переключать на изотермический нельзя. А температуру на выходе из реактора следует как раз регулировать количеством перепускаемых газов. Чем их больше, тем меньше температура.

[Kolomiec]

От данного расчета я хочу получить график изменения концентраций кислорода и диоксида углерода со временем, при этом в первые 10 минут я хочу подавать воздух из баллонов для процесса горения, а после перейти в режим перепуска выхлопных газов, с учетом их частичного выброса в атмосферу, охлаждения в теплообменнике (оставшийся части), насыщения кислородом и дальнейшем разделением потоков один из которых будет подаваться в технологическую выработку, для компенсации забираемого объема воздуха из нее, который подмешивается ко второму потоку. После этого я вновь их подаю в двигатель. При этом в Chemcade я хочу время работы до момента концентрации диоксида углерода на входе в двигатель 14-16%. А процесс перемешивания в технологической выработки воздуха с подаваемыми для компенсации забираемого воздуха выхлопными газами в другой программу, с целью получения времени когда на выходе из технологической выработки установиться концентрация диоксида углерода не допустимая для подмешивания в перепускаемым выхлопным газам.
По поводу температуры после двигателя: расход воздушной смеси на номинальной мощности в принципе постоянен ( в моем случае 12500 кг/ч), расход топлива тоже порядка 500 кг/ч. При этом температура на выходе из цилиндра составляет 700, а после турбокомпрессора 600. Поэтому я и подумал если установить изотермический процесс, так как при подстановке моих данных в первую модель (сделанную Вами) у меня на выходе получилось 1400 градусов.
Соответственно после всех манипуляций с выхлопными газами на вход двигателя (ректор Гиббса) должен податься расход воздушной смеси равной 12500 кг/ч.
Я Вам очень благодарен и за ту модель, которую Вы сделали она очень сильно продвинула меня. В принципе если интересно могу выложить схему.

Схема.jpg

[Kolomiec]

А как в Chemcade установить таймер переключатель, чтобы он через 6 минут выключался и поток начинался подаваться из другого места?