Software für die Berechnung von Temperaturen und Druckverlusten in Rohrleitungssystemen mit kompressiblen Medien
AFT Arrow ist ein intuitives, leistungsfähiges und benutzerfreundliches Programm für die stationäre Berechnung von Temperaturen und Druckverlusten in Gasleitungsnetzen jeglicher Größe und Komplexität (offene und geschlossene Systeme, komplexe Leitungsnetze und Rohrschleifen). Das Programm berechnet die Strömung, die Druckverluste und die Wärmeübertragung mit oder ohne Wärmeisolierung für die einzelnen Leitungsabschnitte, Ventile und Armaturen. Dabei können laminare und vertikale Strömungen, mögliche sonische Verblockungen sowie adiabatische und isothermische Prozesse berücksichtigt werden.
AFT Arrow kann für die Bemessung von Rohrleitungen, Kompressoren, Ventilatoren, Ventilen, Wärmetauschern, Leitungsdämmung usw. eingesetzt werden. Dabei kann die Gasart oder -mischung benutzerspezifisch definiert werden. Die mit AFT Arrow erstellten Modelle können vereinfacht werden, um in der Anfangsphase des Projekts schnell wichtige Schlussfolgerungen zu treffen oder um präzise sämtliche Details des Leitungsnetzes darzustellen. AFT Arrow ermöglicht Konstrukteuren eine erhebliche Steigerung ihrer Produktivität und verbessert die Energieeffizienz von Rohrleitungsnetzen.
AFT Arrow ist international erprobt, bewährt und anerkannt. Die Software wird bei einer Vielzahl von Projekten weltweit erfolgreich eingesetzt. Ein globales Kundendienstnetz ist vorhanden.
Vorteile
Eigenschaften
AFT Arrow verfügt über eine intuitive graphische Benutzeroberfläche. Zur Erstellung eines Modells müssen nur die Bauteile der Anlage durch Drag & Drop zusammengestellt werden.
Das Programm gibt für jedes Bauteil die Mindestparameter an und erleichtert damit dessen rasche Definition.
AFT Arrow berücksichtigt bei den hydraulischen Berechnungen (Strömungen und Druckverluste) die variablen bzw. konstanten thermophysikalischen Eigenschaften des geförderten Mediums, wobei verschiedenste Arten von Medien und Mischungen definiert werden können.
Die Ergebnisse werden in Tabellenform dargestellt und können individuell angepasst werden.
Der Anwender kann Grafiken aller berechneten Parameter sowie farbige Diagramme des Modells erstellen.
Für die Ergebnisdarstellung und Auswertung des Modells können die Rohrleitungen farbig dargestellt werden.
Alle Daten, Ergebnisse, Grafiken und Diagramme können in MS-Office importiert werden.
Hier stellen wir Ihnen ausführlich alle Bauteile und Armaturen vor, die bei der Modellierung mit AFT Arrow berücksichtigt werden können.
Für die Errichtung seines Anlagenmodells stehen dem Anwender eine ganze Reihe von Aggregaten und Armaturen zur Verfügung.
Dabei besteht keine Mengenbeschränkung für die Bauteile, die mit AFT Arrow berechnet werden können.
Der Anwender kann dabei Rohrleitungen (mit rundem oder rechteckigem Querschnitt) mit oder ohne Wärmeisolierung spezifizieren.
AFT Arrow unterstützt Verzweigungen mit bis zu 25 Leitungen pro Knoten ohne Beschränkung der Knotenanzahl.
Möglichkeit der Definition von bekannten Randbedingungen für Druck und Durchfluss.
Die Standardbehälter gelten als unendliche Strömungsquellen.
Durch Eingabe der Kennlinie oder eines festen Durchflusswerts, der Piezometerhöhe oder einer Druckwerts am Austritt können Kompressoren und Ventilatoren jeglichen Typs definiert werden.
Dabei können in Reihe oder parallel geschaltete Kompressoren oder Ventilatoren spezifiziert werden.
Definition aller Arten von Ventilen wie Steuerventile, Sicherheitsventile, Absperrschieber, Flachschieber, Dreiwegeventile usw.
Alle gebräuchlichen Armaturen im Lieferumfang enthalten: Bögen, Reduzierstücke, T-Stücke, Venturidüsen, Filter, Sprühdüsen und Bohrungen.
Berechnung von Bauteilen und Armaturen, deren Kennlinie einem polynomialen Ausdruck folgt.
Selbstverständlich können mit AFT Arrow auch Kühlgeräte oder Wärmetauscher mit konstantem oder variablem Druckverlust modelliert werden und es stehen verschiedene Modelle für die Berechnung der Wärmeübertragung zur Verfügung.
AFT Arrow findet Stellen mit Gefahr sonischer Verblockung.
WAS IST SONISCHE VERBLOCKUNG?
In Leitungssystemen, in denen der Gasstrom die Schallgeschwindigkeit erreicht, kann es zu sogenannter Verblockung kommen. Die Schallgeschwindigkeit bildet damit die Höchstgrenze der erreichbaren Strömungsgeschwindigkeit. Dieses Phänomen lässt sich leicht an Abblasleitungen ins Freie und an den Eintrittsanschlüssen von Lagertanks feststellen. Bei der Untersuchung der Auswirkungen der Verblockung auf das gesamte Leitungssystem sind besonders die langen Leitungsabschnitte, die Querschnittsänderungen und Öffnungen zu berücksichtigen. AFT Arrow berücksichtigt die Verblockung durch Ermittlung des erforderlichen Druckverlusts in der Druckstoßwelle, damit die Strömungsgeschwindigkeit nach der Verblockungsstelle nicht die Schallmauer erreicht und die definierten Umgebungsbedingungen eingehalten werden.
AFT Arrow bietet jetzt auch die Möglichkeit, Shapefiles aus GIS-Programmen (Geographic Information Systems) wie ArcGis oder Mapinfo zu importieren, um daraus schnell und einfach ein Modell zu erstellen.
Dazu müssen Sie lediglich die Rohrleitungen und Verbindungen in Ihrer GIS-Anwendung erstellen. Sie können dann die definierten Parameter direkt in die AFT-Programme importieren. Die Lage in der Anlage, Längen, Durchmesser, Steigungen usw. der Rohrleitungen können direkt ins Modell eingelesen werden. Zur einfachen und schnellen Dateneingabe von Rohrleitungen und Verbindungsstücken stehen zudem noch weitere Möglichkeiten zur Verfügung.
Informieren Sie sich über die Zusatzmodule für die Erweiterung des Anwendungsbereichs und der Entwurfs- und Konstruktionsleistung von AFT Arrow.
«GSC – Goal Seek and Control“ ermöglicht die Definition verschiedener Auslegungsvariablen und die Ermittlung der Werte über ein iteratives automatische Berechnungsverfahren.
«ANS-Modul – Automated Network Sizing» Automatische und umfassende Dimensionierung aller Rohrleitungen und Systemkomponenten zur Reduzierung von Gewicht und Kosten. Verbesserte Umweltverträglichkeit durch Verringerung des Energieverbrauchs.
Merkmale
Neue Benutzeroberfläche.
Unterstützung von 32-bit- und 64-bit-Betriebssystemen.
Verwendung von SI- und englischen Einheiten.
Das Programm verfügt über benutzerdefinierbare Bibliotheken für Flüssigkeiten, Rohre, Werkstoffe und Armaturen.
Der Anwender kann eigene Bibliotheken erstellen, ändern und importieren.
Modellierung von Leitungsnetzen bzw. komplexen Rohrsystemen jeglicher Größe:
- Offene und geschlossene Systeme
- Komplexe Leitungsnetze
- Schleifen
Mit den speziellen Zusatzmodulen kann der Anwendungsbereich erweitert und die Entwurfs- und Konstruktionsleistung erhöht werden.
Erstellung, Analyse und Vergleich verschiedener Szenarien und Konfigurationen des gleichen Systems, wobei alle Informationen in der gleichen Datei gespeichert werden.
Alle Daten, Ergebnisse, Grafiken und Diagramme können in MS-Office importiert werden.
Berechnung von Druckverlusten, Strömungsverteilungen und Energiebilanzen von Rohrleitungen (mit oder ohne Dämmung), Kompressoren, Ventilatoren, Kühlgeräten und Wärmetauschern.
Anwendung des Newton-Raphson-Verfahrens zur Auflösung der fünf Gleichungen:
- Massenerhaltungsgleichung
- Momentgleichung (Bernoulli)
- Energiegleichung
- Zustandsgleichung
- Machzahlgleichung
Die ermittelten Ergebnisse sind daher wesentlich genauer und zuverlässiger als beim Einsatz traditioneller Verfahren.
Für die Berechnung der Druckverluste durch Armaturen wurde der angepasste Turbulenzfaktor K mitberücksichtigt.
Für die Berechnung der Druckverluste durch Ventile wird die Konstante Kv mitberücksichtigt.
Präzisere thermische Berechnungen bei Rohrleitungen und Wärmetauschern, vor allem bei erhöhter Wärmeübertragung und wenn die spezifische Wärmekurve nicht linear ist.
Präzisere thermische Berechnung des konvektiven Wärmeübergangs der laminaren Strömung.
Bei Fehlern erhält der Benutzer Hinweise, die ihn bei der Korrektur unterstützen.
Möglichkeit, die Kosten des Rohrleitungssystems zu berechnen: von den Investitions- bis hin zu den Betriebskosten.
Es können alle Arten von Gasen und Gasgemischen mit variablen oder konstanten Eigenschaften berechnet werden. Die ASME-Gasdatenbank ist im Lieferumfang enthalten.
AFT Arrow ermöglicht die Berechnung verschiedener Fluidströme, die sich in der Rohrleitung mischen.
Die Berechnungsergebnisse werden in Tabellenform dargestellt und können als MS-Excel-Tabelle ausgegeben werden.
Die Felder der Ergebnistabellen, die Grafiken und die Farbdiagramme können benutzerspezifisch angepasst werden.
Zu allen berechneten Parametern können Grafiken erstellt werden.
Ferner können nach festgelegten Parametern Farbdiagramme des Modells erstellt werden.
Die Ergebnisse und Grafiken können in MS-Office importiert werden.
Anwendungen
FAQ
Wie kann ich eine dynamische Mischung definieren?
Dynamische Mischungen können mit dem optionalen Modul „Chempak“ definiert werden. AFT Arrow berechnet für die einzelnen Leitungsquerschnitte die Gaszusammensetzung bei Massenerhaltung unter Berücksichtigung der Druck-, Durchfluss- und Temperaturwerte. Diese Operation wird für alle Leitungen des Systems wiederholt.
Wie kann ich eine Gasmischung definieren?
Gasmischungen werden mit dem optionalen Modul „Chempak“ definiert. Wenn jedoch die Eigenschaften der Mischung bekannt sind, können sie direkt in die Fluiddatenbank von AFT Arrow eingegeben werden.
Wie kann der Schallfluss über ein Ventil oder vergleichbares Verbindungsstück modelliert werden?
Wenn die eingeschränkte Durchgangsfläche des Ventils (CdA) unter Überschallbedingungen bekannt ist, kann dieser Wert im Definitionsfenster des Ventils eingegeben und von AFT Arrow bei der Berechnung der sonischen Verblockung berücksichtigt werden. Ist der Wert nicht bekannt, kann er von AFT Arrow berechnet werden. Wenn der Anwender jedoch über den unter Unterschallbedingungen berechneten Druckverlustwert (Cv) verfügt und die Verblockung an der Verbindungsstelle berechnen möchte, muss er den Xt-Faktor des Ventils oder des Verbindungsstücks definieren.
Wie stellt AFT Arrow die Wärmeübertragung in einem Rohrleitungsnetz dar?
AFT Arrow berücksichtigt detailgenau alle Auswirkungen im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung. Die Anwendung ermöglicht die Berechnung der Leitungsdämmung und der Wärmetauscher. Dadurch werden die Dichteänderungen des Gases über den gesamten Leitungsverlauf hinweg berücksichtigt.
Berücksichtigt AFT Arrow das Verhalten realer Gase?
Die von AFT Arrow angewendete Berechnungsmethodologie beruht auf der Idealgasgleichung mit Berücksichtigung des Kompressibilitätsfaktors. Der Kompressibilitätsfaktor kann der Zustandsgleichung oder der benutzerdefinierten Gasbibliothek entnommen werden und wird direkt auf die grundlegenden Gleichungen angewendet.
Berücksichtigt AFT Arrow die sonische Verblockung?
AFT Arrow ermittelt die Gefahr sonischer Verblockung in drei möglichen Fällen.
Sind die Berechnungsergebnisse von AFT Arrow besser als die mit traditionellen Verfahren erzielten?
Ja, denn AFT Arrow löst im Gegensatz zu den traditionellen Verfahren alle systembestimmenden Gleichungen ohne Rückgriff auf bloße Annahmen oder Vereinfachungen.
Wie wurde die Zuverlässigkeit von AFT Arrow überprüft?
AFT Arrow wurde durch Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den in der Referenzliteratur veröffentlichten Werten überprüft. Auch wurden die Ergebnisse zahlreicher weltweit durchgeführter Projekte in den letzten 20 Jahren seit Markteinführung der Software in den Vergleich einbezogen.