FLUIDAT^® on the Net – основы и возможности

Содержание статьи:

1. База данных физических свойств газов и жидкостей
2. Основные возможности FLUIDAT®
3. Коэффициент коррекции для газовых тепловых расходомеров (Gas Conversion Factor)
4. Расчет перепада давления на регулирующем клапане
5. Расчет системы смешения и испарения CEM и VDM (Controlled Evaporation and Mixing)

 

FLUIDAT® on the Net (FOTN) – это онлайн сервис компании Bronkhorst® для проведения расчетов свойств различных сред и рабочих параметров продукции при работе с этими средами. Конечные пользователи имеют доступ к данным по физическим свойствам более чем 1800 различных газов и жидкостей, а также могут выполнять для своих приборов разнообразные теоретические расчеты.

Характерная ситуация, в которой FLUIDAT®становится неоценимым помощником, это использование расходомеров или регуляторов давления в процессах с постоянно меняющимися рабочими условиями. Насколько изменяются свойства рабочей среды с изменением температуры и давления процесса, сможет ли прибор работать с этой средой с требуемой для применения точностью? Может понадобится несколько приборов, чтобы охватить весь диапазон условий процесса? Можно ли использовать прибор с другой средой, отличной от той, на которую прибор был рассчитан изначально? Такие вопросы возникают как на этапе подбора нового оборудования, так и при эксплуатации существующих приборов в новых условиях. И FLUIDAT может на них ответить.

Причем делает он это «онлайн» с возможностью задавать конкретные рабочие условия. И это важно. Зачастую данные по свойствам газов и жидкостей, с которыми могут работать расходомеры, хранятся в технической документации в виде графиков и таблиц. Расчет свойств среды в рабочих условиях и коррекция показаний приборов с сохранением точности показаний в этом случае возможна только при выполнении сложных вычислений. FLUIDAT позволяет оперативно получать данные и проводить расчеты, касающиеся поведения продукции Bronkhorst® в различных условиях эксплуатации.

Сервис FLUIDAT® бесплатный, перед началом использования необходимо зарегистрироваться и дождаться подтверждения регистрации (не дольше суток).

База данных физических свойств газов и жидкостей

Основой FLUIDAT® является база данных физических свойств газов и жидкостей. Специалисты компании Bronkhorst начали создание базы более 20 лет назад и в настоящий момент она содержит информацию о более чем 1800 сред, в основном это углеводороды, дополненные широко распространенными неорганическими веществами. Сервис позволяет легко найти газ или жидкость по названию, химической формуле или CAS-номеру. Также в сервисе можно создавать и сохранять смеси с количеством компонентов до 15.

Важной особенностью FLUIDAT® является возможность расчета физических свойств газа, жидкости или смеси при произвольных температуре и давлении. Для моделирования состояния вещества используется вириальное уравнение Бенедикта-Вебба-Рубина (выражение системы, полученной из статистической механики, обычно описывающей равновесную систему как степенной ряд взаимодействий частиц). Такой подход позволяет учесть неидеальное поведение среды, что необходимо для расчета таких физических свойств, как плотность, теплоемкость, теплопроводность, вязкость и т.д. В уравнении используются внутренние свойства среды, такие как молярная масса, критические свойства, полярность, ацентрический фактор молекулы и пр. Эти внутренние свойства характеризуют среду, принимая во внимание такие эффекты, как сжимаемость, переменная удельная теплоемкость и силы Ван-дер-Ваальса.

Только такой подход позволяет получать расчетные значения свойств веществ, максимально приближенные к реальным экспериментальным данным. Использование модели идеального газа или жидкости может давать значительные погрешности особенно вблизи точек фазового перехода. В частности, некоторые часто используемые газы (CO₂ и SF₆) имеют критическую температуру близкую к комнатной, поэтому для достижения высокой точности измерения расхода подобных газов очень важно использовать корректные данные об их физических свойствах.

Для специалиста знание точных значений физических свойств используемого газа или жидкости при заданных условиях может быть ценным само по себе. А для сервиса FLUIDAT® эти данные являются фундаментом для реализации его богатого функционала.

Основные возможности FLUIDAT®

Специалисты компании Bronkhorst® создали математические модели работы выпускаемых расходомеров (тепловые газовые, тепловые жидкостные, кориолисовые, ультразвуковые), регулирующих клапанов и систем испарения. Эти модели используются в алгоритмах FLUIDAT® совместно с данными о свойствах рабочих сред. В результате FOTN может предложить следующие возможности для проведения расчетов:

• физические свойства газов, жидкостей и их смесей
• коэффициент коррекции для тепловых расходомеров газа и жидкости
• размер орифайса (жиклера) регулирующих клапанов
• падение давления на расходомерах и фильтрах
• расчет рабочих условий для системы смешения и испарения CEM и VDM
• условия работы кориолисовых расходомеров/регуляторов массового расхода
• условия работы ультразвуковых расходомеров/регуляторов объемного расхода

Ниже приведены несколько примеров расчетов с использованием FLUIDAT®.

Коэффициент коррекции для газовых тепловых расходомеров (Gas Conversion Factor)

В этом инструменте можно выбрать рабочий газ или создать необходимую газовую смесь, чтобы найти коэффициент коррекции для расходомера, который планируется использовать с новым газом, не заложенным в прибор при его производстве. Выходной сигнал теплового расходомера определяется условиями калибровки: рабочий газ, температура и давление газа. С помощью Gas Conversion Factor достаточно просто выбрать газ калибровки (Fluid from) и новый газ (Fluid to), чтобы узнать коэффициент коррекции. Также можно выбрать код модели расходомера, чтобы повысить точность расчета. Этот инструмент также позволяет указывать конкретные рабочие значения давления и температуры для получения еще более точного результата без потери паспортной точности. Используя коэффициент коррекции, здесь же легко пересчитать выходной сигнал расходомера, чтобы узнать фактический расход нового газа.

Расчет перепада давления на регулирующем клапане

Для большинства применений конечному пользователю важно знать перепад давления на используемом приборе. При работе с регуляторами расхода существенной является информация о допустимом соотношении входного и выходного давления для правильной и точной работы. FLUIDAT® позволяет рассчитать перепад давления для регулирующих клапанов, газовых расходомеров/регуляторов расхода серии MASS-STREAM, а также для кориолисовых и ультразвуковых расходомеров miniCORI-FLOW и ES-FLOW. Рассчитать перепад давления с помощью FLUIDAT® легко. Всё, что нужно сделать, это выбрать правильный тип прибора для расчета перепада давления.

Инструмент расчета регулирующих клапанов называется «Orifice calculations», для кориолисовых и ультразвуковых расходомеров – «Pressure Difference CORI-FLOW and ES-FLOW», а для приборов серии MASS-STREAM – «Pressure Difference D-6300». Для расчета необходимо указать модель прибора, выбрать рабочую среду и расход. Удобную для работы единицу измерения падения давления можно выбрать из обширного списка, например, «мбар» или «фунт на квадратный дюйм». Здесь же можно рассчитать минимальное необходимое давление на входе в прибор для подачи требуемой среды с заданным расходом. При выполнении расчетов для регулятора расхода важно знать диаметр орифайса регулирующего клапана. Это значение легко вычислить в FLUIDAT®, используя входное и выходное давление, указанное на шильде прибора.

Расчет системы смешения и испарения CEM и VDM (Controlled Evaporation and Mixing)

Система смешения и испарения CEM предоставляет пользователю широкие возможности по созданию потока пара заданного и точно поддерживаемого состава. А FLUIDAT® позволяет выполнять разнообразные расчеты для этой системы. Здесь можно подобрать значение температуры нагревателя, расход через расходомеры газа и жидкости, относительную влажность генерируемого пара. Также возможно решение обратной задачи по расчету расхода, необходимого для достижения заданной относительной влажности пара. С помощью инструмента «CEM» можно вычислить знание давления, необходимого для подачи жидкости и газа, рассчитать температуру пара на выходе системы. При этом существует возможность выбора между сотнями различные сред. Это делает FLUIDAT® обязательным инструментом для любого клиента Bronkhorst®, использующего системы CEM.

FLUIDAT® – чрезвычайно полезный и мощный инструмент для тех, кто использует продукцию компании Bronkhorst®. Он открывает конечному пользователю доступ к дополнительной информации, которая может быть использована не только для расширения возможностей использования приборов, но и для получения конкурентного преимущества перед другими игроками отрасли деятельности компании.