Fluidflow možné problémy pri výpočtoch by cadvision

FluidFlow Príručka problémov pri výpočtoch Účelom tohto dokumentu je poskytnúť novým používateľom potrebné triky, tipy a nápovede, ktoré pomôžu uľahčiť prístup a pochopiť modelovanie daných systémov. V dokumente sú taktiež zahrnuté bežne vyskytujúce sa chybové hlášky s ich následným vysvetlením a pochopením pre Váš nový model. Ak sa v danom dokumente nenachádzajú požadované informácie s Vašou chybou, s ktorou ste sa stretli pri modelovaní, prosím neváhajte nás kontaktovať na mailovú adresu: support@fludflowinfo.com, jaroslav.cierny@cadvision.sk alebo michal.mihalik@cadvision.sk. Pri kontaktovaní nám prosím popíšte daný problém ktorému čelíte, poprípade môžete pridať náčrtok alebo celý fluidflow súbor s modelom. To nám pomôže pochopiť a interpretovať daný problém.

Tipy pri modelovaní Pri vytváraní modelu odporúčame použiť nasledovné postupy: 1.

Vytvárajte model po sekciách použitím metódy krok za krokom. Je rozumné vytvoriť model po sekciách, pretože je dané sekcie možné kontrolovať, čo zamedzí vzniku zásadných chýb. Ak každá úsek modelu úspešne skonverguje, potom aj celý model skonverguje bez problémov. Ak však čo i len malý úsek modelu neskonverguje, je možné, že neskonverguje celý model.

Snažte sa o vytvorenie čo najjednoduchšej pracovnej schémy

Ponechávajte spojovacie potrubia čo najkratšie. Čím je model kompaktnejší, tým je ľahšia koordinácia modelom

Používajte viaceré komponenty všade tam kde je to možné. Pre príklad potrubie obsahujúce viacero kolien môže byť zjednodušené použitím nastavenia „quantity“ (množstvo) na prvku kolien, čo bude reprezentovať viacero kolien na potrubí. Odporúčame však použiť najmä pre kvapalinové systémy, nie však pri použití modelovania plynových systémov, z dôvodu zmeny hustoty plynov, ktorá sa prejaví ako reťazový efekt k vypočítaným tlakovým stratám, čo ovplyvní presnosť.

Keď vytvárate nový model, vždy sa presvedčte že základné výpočtové nastavenia sú správne nastavené a neboli zmenené iným užívateľom pri potrebe modelovania špecifických aplikácií.

Pri vytváraní modelu, ktorý ma T-kusy s tromi rôznymi priemermi pripojenia potrubia, nie je potrebné na každú časť potrubia umiestňovať redukciu, pretože softvér si automaticky zistí daný prípad a zahrnie ho do výpočtov.

POZNÁMKA: Užívatelia majú možnosť zmeny výpočtových konvergenčných kritérií. Avšak odporúčame, ak nemá užívateľ skutočný dôvod, nemeniť tieto nastavenia.

Riešenie problémov pri tvorbe modelu Táto časť príručky nám ukáže typické varovné alebo chybové správy, na ktoré môžeme naraziť počas modelovania a výpočtov. V súvislosti s popisom chyby je vždy pri danej chybe spracované aj možné riešenie ako danú chybu odstrániť. Element sústavy Potrubie

Potrubie

Chybová hláška Vysoká poprípade nízka rýchlosť: Toto varovanie je založené na nastavení minimálnych a maximálnych rýchlostí v nastaveniach pod záložkou Warnings/hints (výstrahy a nápovede). Ak vypočítaná rýchlosť presahuje stanovené limity, zobrazí sa toto varovanie. Používateľ môže tieto limity zmeniť v závislosti potreby odrážajúcej sa požiadavky jeho projektu.

Uzavreté potrubie: Toto varovanie môže nastať napr. ak vetva akumulátora/nádoby bola použitá ako vstupná a pripojovacia vetva bola definovaná nad hladinu kvapaliny v nádobe. Vzhľadom k tomu tekutina nemôže vytekať von z nádoby a preto softvér zobrazuje varovanie uzatvoreného potrubia. Nastavenie v status pri potrubí. Takisto dané varovanie môže vzniknúť vtedy, ak užívateľ zadefinoval status potrubia alebo komponentu na „ Off alebo Closed“ (vypnutý alebo uzavretý), čo má za následok izolácie toku pri nadväzujúcom potrubí. Teda softvér automaticky nastaví vetve, ktoré sú týmto nastavením ovplyvnené na „Off alebo Closed“. Ak chce užívateľ určitú časť modelu izolovať, je dobré dané časti modelu vyznačiť a nastaviť stav všetkých uzlov na „Off alebo Closed“. Takisto to dopomôže ku konvergencii modelu. Statický tlak nižší ako tlak pár kvapaliny alebo je negatívny: Táto výstraha často indikuje problém pri zadaní údajov a preto by sa mal každý krok zadávania skontrolovať s cieľom získať presnejšie výsledky. Správa sa môže vyskytnúť z viacerých príčin a to: 1. Keď pri zadávaní údajov došlo k chybe/omylu pri zadávaní výšok. Ak máme príklad, kde dva uzly majú rôzne výšky a sú spojené jedným potrubím, ktoré má nedostatočnú dĺžku, zobrazí sa daná výstraha ako „dĺžka potrubia < varovanie prevýšenia“. Odporúčaný prístup k náprave je zmena dĺžky poprípade výšky daného potrubia (uzla) a prepočítať model. Môžeme si všimnúť, že výstraha „dĺžka potrubia < varovanie prevýšenia“ bude odstránená a „Statický tlak nižší ako tlak pár

6. 7.

Potrubie

kvapaliny alebo je negatívny“ môže byť takisto eliminovaný ak sa už v modeli nenachádzajú žiadne ďalšie problémy. Ak naďalej výstraha pretrváva môže byť problém jedným z nasledujúcich. Keď sa modelujú potrubné systémy, zákon zachovania energie musí byť zachovaný. Ak je rýchlosť kvapaliny a prislúchajúca kinetická energia (tlaková rýchlosť) v potrubí alebo na elemente potrubia sa výrazne zvýši, môže statický tlak nadobudnúť negatívnych hodnôt. Ak vznikne daný stav FluidFlow vypíše dané varovanie. Tento prípad sa najčastejšie vyskytuje v plynových systémoch. Užívateľ teda bude musieť preskúmať návrhové podmienky daného modelu (priemer potrubia, navrhované tlaky a prietoky), aby sa odstránila daná výstraha Takisto sa dané varovanie môže vyskytnúť v kvapalinových systémoch, kde sa užívateľ pokúša navrhovať príliš veľký prietok v danom systéme. Odporúča sa aby navrhovaný prietok bol znížený na úroveň, ktorá umožňuje modelu konvergovať a tak dosiahol prijateľné návrhové riešenia. Toto varovanie sa môže občasne vyskytnúť pri veľkých systémoch, ktoré boli priamo navrhnuté pre známe tlaky na jednotlivých uzloch. Keď riešime takýto model s daným prístupom, program automaticky určí prietoky v celom systéme. Ak je však navrhnutý prietok známy na vstupnej alebo výstupnej fáze, skúste zmeniť známy tlak (Known pressure node) za známy prietok (Known Flow node) v danom uzle. Vložte dané hodnoty a prepočítajte dané výsledky. Tlaky a prietoky v systéme budú automaticky vypočítané, poskytnúc presnejšie výsledky s následným odstránením daného varovania. Poznámka: Túto metodiku je vhodnejšie použiť pre väčšie systémy. Varovanie sa môže tiež vyskytnúť v systéme. kde budeme mať potrubie, ktoré nebude plne zaplavené kvapalinou, vo vertikálnych spodných častiach s malým alebo žiadnym spätným (sacím) tlakom a teda kvapalina steká po bočnej stene potrubia a para je nasávaná dovnútra k osi potrubia. Objavuje sa to najmä pri systémoch s extrémnymi rozdielmi vo výške alebo tam, kde je diskontinuita vo výškach (pozri poznámku 1.) Východiskom je skontrolovať výšky uzlov a dĺžky potrubia s následným vykonaním prepočtu modelu akonáhle boli vykonané opravy. Ak varovanie aj napriek tomu zostáva, skúša sa vložiť do systému clonu na koniec vertikálneho potrubia s tým, že nastavovanie jej veľkosti sa snažíme vykonávať dovtedy, dokým máme dostatočný spätný tlak a varovanie nezmizne. Toto varovanie vzniká tiež vtedy ak máme zadefinované potrubie s nulovou dĺžkou Varovanie môže vzniknúť ak modelujeme s čerpadlom (dúchadlom) s prevodom v sériovom zapojení so známym prietokom. Použitím týchto dvoch uzlov v sériovom zapojení obmedzujeme model. Vypočítaný prietok vyvíjajúci sa cez dané čerpadlo je funkciou konštrukčných podmienok (priemer, dĺžka potrubia a iné), rýchlosťou čerpadla a nemožnou s ňou manipulovať zadaním prietoku. Preto je najlepšie postupovať pri takomto prípade so známymi tlakmi na jednotlivých uzloch pri podmienkach systému a upravovať rýchlosť čerpadla na dosiahnutie požadovaného prietoku v potrubí.

Je nutné venovať pozornosť na odstránenie daného varovania aby sa dosiahli presné a zmysluplné výsledky. Režim prúdenia je v kritickej oblasti: Toto upozornenie vzniká vtedy, ak prietok v potrubí je v rozmedzí laminárneho a turbulentného prúdenia, to znamená, že tok je v nestabilnej/prechodovej alebo kritickej oblasti.

Čerpadlá

Zákony podobnosti (afinity) čerpadla boli upravené: Výstraha sa zobrazuje vtedy, keď došlo k zmene návrhu databázových otáčok alebo priemeru obežného kolesa. FluidFlow umožňuje užívateľom modelovať vplyv zmien v rýchlosti čerpadla a priemeru kolesa v danom potrubnom systéme (za predpokladu, že bola definovaná min. a max. rýchlosť a priemer v danej databáze). Ak budeme modelovať daný scenár, údaje o výkone čerpadla budú upravené v súlade so zákonmi afinity. Je dôležite poznamenať, že zákony afinity sú presné v rozsahu +-20 % s pôvodnými parametrami krivky. Teda softvér zobrazí varovanie, keď rýchlosť čerpadla alebo priemeru obežného kolesa bola zmenená, a konštruktér bol oboznámený o zmene pracovných podmienok čerpadla. Je potom na jeho úsudku akceptovať, že prevádzka prebieha v blízkosti originálnej krivky. Ak daný systém požaduje vysoké úrovne presnosti, odporúča sa aby užívateľov prístup bol v súlade s výrobcom čerpadla a tak získa nové krivky založené na presnej rýchlosti a priemere kolesa požadovaného typu čerpadla. Čerpadlo bolo upravené podľa zákonov viskozity: Výkonnostné krivky pre odstredivé čerpadlá sú zvyčajne založené pri testovaní s čistou vodou. Výkon čerpadla je preto potrebné opraviť, ak dané čerpadlo prečerpáva látku s viskozitou vyššou ako 4,3 cSt (mm2.s-1). Dôvodom tejto korekcie je tlaková strata v obežnom kolese a kanálikoch difúzora. Takisto trenie obežného kolesa a vnútorné straty spôsobené únikmi závisia na značnej miere od viskozity čerpanej látky. V tomto dôsledku charakteristiky zistené pre vodu, strácajú svoju účinnosť pre látky s vyššou viskozitou ako je napr. ropa. Všeobecne platí, že čim je vyššia viskozita látky v porovnaní s vodou, tým väčšia je strata dodaného množstva a dopravná výška pre príkon čerpadla. FluidFlow vykonáva korekcie viskozity založené na normách Hydraulického inštitútu. Všimnime si že oprava sa týka iba odstredivých čerpadiel, ktoré prepravujú Newtonovské kvapaliny. táto automatická úprava sa prejaví ba vtedy, ak je voľba povolená v nastavení projektu a to pod Vlastnosťami-Globálne nastavenia (stlačením F2) viď. obrázok.

Neočakávaný výsledok čerpadla: Ak nemáme zadefinované krivky kapacity pre odstredivé čerpadlo v celom kvadrante a vypočítaný prevádzkový bod čerpadla je mimo tejto údajovej krivky, môžeme sa stretnúť s danou výstrahou. Obrázok poukazuje na kapacitnú krivku ukážkového odstredivého čerpadla. Ako môžeme vidieť, kapacitná krivka nie je definovaná v celom kvadrante, to znamená že

maximálny bod krivky je 2816,8 usgpm pri 96,14 m kvapaliny. Ak by sme mali vybraný model čerpadla použitý v modeli a pracovný bod by bol za touto hodnotou (napr. 3100 usgpm), zobrazí sa daná výstraha. Jednoducho je to spôsobené tým, že systém potrebuje odhadnúť vzťah medzi údajmi a predpokladanou hodnotou.

Konečný bod nasávania odstredivého čerpadla dodávaného výrobcami málokedy rozšíri krivku až na pravú stranu kvadrantu. Preto sa odporúča, aby užívatelia odhadli konečný koordinát. Hodnota môže byť odhadnutá (je to v poriadku, pretože nikdy nebudeme v oblasti tohto stavu). Keď urobíte odhad dopravnej výšky na nule, uistite sa, že posledná hodnota leží približne na danej krivke a tým nie je porušený tvar výslednej krivky. Ak takýto odhad neuskutočníte, môže sa stať, že daný systém bude ťažko, poprípade vôbec konvergovať. Ďalší obrázok poukazuje na pridaný nový riadok na čerpadle, na ktorom sme uskutočnili odhad pri 0 dopravnej výške. Ako môžeme vidieť, krivka stále pretína súradnice, a je to presná reprezentácia súradníc udávaných výrobcom. Max. limit je potrebné zachovať. Ak budeme pracovať s daným čerpadlom v našom príklade a dostaneme sa za hranicu tohto bodu, dostaneme vhodné výsledky, keďže je krivka plne definovaná. Avšak dostaneme varovanie, že sa nachádzame za hodnotami stanovenými výrobcom. Preto v takomto prípade odporúčame konzultovať výsledky priamo s výrobcom, poprípade použiť iný typ čerpadla.

Čerpadlá

Regulačné ventily (prietočné)

Čerpadlo (dúchadlo) pracuje v smere spätného toku: Toto upozornenie vzniká v prípade, že tlak v smere prúdenia za čerpadlom je väčší, než je maximálny tlak, ktoré môže dané čerpadlo dodať. Zvolením väčšieho čerpadla, znížením tlaku v smere prúdenia, zväčšením rýchlosti čerpadla alebo zvolením väčšieho priemeru obežného kolesa zvýšime kapacitu čerpadla. Statický tlak nižší ako tlak pár kvapaliny alebo je negatívny: K tomuto upozorneniu môže dôjsť ak modelujeme PD (prevodové) čerpadlo zapojené do série so známym prietokom. Použitím týchto dvoch uzlov v sériovom zapojení obmedzujeme model. Vypočítaný prietok vyvíjajúci sa cez dané čerpadlo je funkciou konštrukčných podmienok (priemer, dĺžka potrubia a iné), rýchlosťou čerpadla a nemožnou s ňou manipulovať zadaním prietoku. Preto je najlepšie postupovať pri takomto prípade so známymi tlakmi na jednotlivých uzloch pri podmienkach systému a upravovať rýchlosť čerpadla na dosiahnutie požadovaného prietoku v potrubí.

Chyba výpočtu/Model neskonvergoval: Modelovanie viacerých regulačných ventilov zapojených do série, môže občas viesť k chybám konvergencie v dôsledku nadmerne zaťaženého systému. Preto sa odporúča aby užívatelia starostlivo zvážili umiestnenie regulátorov prietoku a elementov upravujúcich prietočné množstvo. Konštrukčná poznámka: Odporúča sa aby regulačné ventily neboli umiestňované do série so známymi/fixnými prietočnými okrajovými uzlami alebo odstredivými čerpadlami, ktoré sú nastavené na automatické určenie veľkosti. To môže viesť k duplicitám definovaného prietoku systému, čo môže nadmerne zahltiť softvér. Známy alebo Navrhnuté prietočné množstvo je stanovené na 0 v počiatočnej tabuľke: Ak máme určený definovaný uzol so známym prietokom v systéme kde prietočné množstvo je nula, prietok odporúča sa stanoviť tento uzol na „Off alebo Closed“ čo pomôže modelu skonvergovať. Takisto sa odporúča, aby uzol so známym prietokom nebol modelovaný do série s poistným ventilom, regulačným ventilom alebo odstredivým čerpadlom, ktoré sú nastavané na určenie automatickej veľkosti daného prvku s navrhnutým prietočným množstvom, pretože to môže nadmerne obmedziť systém alebo to môže viesť k duplikovaniu daného prietočného množstva. Preto skúste zmeniť známy prietok na podmienky známeho tlaku.