Kaasulinjan painehäviön laskentamalli
Aspholm-Tsironi, Stefania (2019)
Aspholm-Tsironi, Stefania
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019051810512
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019051810512
Tiivistelmä
Insinöörityön toimeksiantajana toimi Outotec (Finland) Oy. Tavoitteena oli kehittää kaasulinjan painehäviön laskentamalli. Mallin avulla käyttäjä voi likimääräisesti laskea painehäviöitä erilaisille kaasuille linjastossa, sillä niiden määrittäminen on tärkeää prosessin toimivuuden kannalta. Työkaluksi valittiin Excel, koska sen avulla on mahdollista kehittää helppokäyttöisiä laskentamalleja hyödyntäen funktioita ja makroja. Laskentamallin valmistuttua sen luotettavuutta testattiin muodostamalla esimerkkitilanteita: samat laskelmat suoritettiin ChemCad-simulointiohjelmalla, ja tuloksia verrattiin keskenään.
Laskentamallia laadittaessa perehdyttiin funktioiden muodostamiseen automatisoinnin helpottamiseksi. Näin malli saatiin käyttäjäystävällisemmäksi. Koska kyseessä on kaasulinjasto, käytettävät yhtälöt eroavat nestevirran linjastoista, sillä kaasun kokoonpuristuvuus oli otettava huomioon. Mallissa putkisto jaettiin segmentteihin, sillä kaasun ominaisuudet, kuten tiheys, muuttuvat paineen myötä, ja muutoksia täytyy seurata. Laskentamallissa oletettiin, että virtaus on isoterminen, joten monimutkaisia adiabaattisen virtauksen yhtälöitä ei tarvinnut käyttää.
Esimerkkitilannetta käytettiin, jotta käyttäjän olisi helpompi ymmärtää mallin toimivuutta. Esimerkissä muodostettiin suojattu välilehti, jossa laskettiin painehäviötä linjastossa, kun virtaava fluidi oli happi. Tuloksia verrattiin ChemCadistä saatuihin tuloksiin, ja ne olivat lähes samat. Tiheyden laskemisessa havaittiin pieni ero, joka johtui mahdollisesti pyöristetystä kokoonpuristuvuuskertoimen arvosta, kun taas simulointiohjelmassa oli käytetty tarkempaa arvoa. Vertailu kuitenkin todisti laskentamallin luotettavuuden.
Työn tavoitteet onnistuivat, ja lopputulokseksi saatiin helppokäyttöinen painehäviön laskentamalli. Mallia voi tulevaisuudessa tarvittaessa kehittää lisäämällä makroja tai käyttämällä adiabaattiseen virtaukseen tarkoitettuja yhtälöitä erittäin tarkkojen tulosten saavuttamiseksi.
Laskentamallia laadittaessa perehdyttiin funktioiden muodostamiseen automatisoinnin helpottamiseksi. Näin malli saatiin käyttäjäystävällisemmäksi. Koska kyseessä on kaasulinjasto, käytettävät yhtälöt eroavat nestevirran linjastoista, sillä kaasun kokoonpuristuvuus oli otettava huomioon. Mallissa putkisto jaettiin segmentteihin, sillä kaasun ominaisuudet, kuten tiheys, muuttuvat paineen myötä, ja muutoksia täytyy seurata. Laskentamallissa oletettiin, että virtaus on isoterminen, joten monimutkaisia adiabaattisen virtauksen yhtälöitä ei tarvinnut käyttää.
Esimerkkitilannetta käytettiin, jotta käyttäjän olisi helpompi ymmärtää mallin toimivuutta. Esimerkissä muodostettiin suojattu välilehti, jossa laskettiin painehäviötä linjastossa, kun virtaava fluidi oli happi. Tuloksia verrattiin ChemCadistä saatuihin tuloksiin, ja ne olivat lähes samat. Tiheyden laskemisessa havaittiin pieni ero, joka johtui mahdollisesti pyöristetystä kokoonpuristuvuuskertoimen arvosta, kun taas simulointiohjelmassa oli käytetty tarkempaa arvoa. Vertailu kuitenkin todisti laskentamallin luotettavuuden.
Työn tavoitteet onnistuivat, ja lopputulokseksi saatiin helppokäyttöinen painehäviön laskentamalli. Mallia voi tulevaisuudessa tarvittaessa kehittää lisäämällä makroja tai käyttämällä adiabaattiseen virtaukseen tarkoitettuja yhtälöitä erittäin tarkkojen tulosten saavuttamiseksi.