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天然ガス燃焼プロセスのモデル化
2021年4月
このケーススタディでは、Flownex®を使用した天然ガスの燃焼プロセスのモデル化および解析方法を説明します。Flownexではシンプルかつ効率的なモデル化プロセスを実現するため、複数の複合コンポーネントを用意しています。ガス組成の指定および解析用にコンポーネントを作成し、FlownexのAdiabatic Flameモデルおよび関連スクリプトを使用して、非常にシンプルかつ効率的な方法で、強力な燃焼モデル化を実行できます。
さらに、この基本燃焼モデルをほかの熱伝達および流体の流れプロセスと連結して、包括的かつ使いやすい産業アプリケーションのモデルを作成できます。燃焼、流体の流れから熱伝達までを組み合わせてモデル化する機能は、ほかの一般的な設計ツールでは実現できません。
さらに、この基本燃焼モデルをほかの熱伝達および流体の流れプロセスと連結して、包括的かつ使いやすい産業アプリケーションのモデルを作成できます。燃焼、流体の流れから熱伝達までを組み合わせてモデル化する機能は、ほかの一般的な設計ツールでは実現できません。
目次
- 課題
- メリット
- ソリューション
- 概要
- モデル
- ケーススタディ
- データ仕様
- 結果の比較および考察
- Air Psychrometry
- NG Mol to Mass
- NG Combustion Props
- Basic BurnerおよびNG Flue Gas Analysis
- まとめ
- ケーススタディのFlownexモデルの入手
天然ガス燃焼モデルの開発
このモデルの開発は3つの基本開発段階に分けて行いました。まず、低分圧および燃焼時の想定温度を超える温度で高精度の補間が行われるように、選択した天然ガスの成分用の流体表を定義しました。次に、ガス組成の指定および分析を支援するため、一連の複合コンポーネントを開発しました。最後に、一般的な天然ガス燃焼器の性能パラメータを指定および計算するため、FlownexのAdiabatic Flameモデルをスクリプトと併せて複合コンポーネントにラッピングすることによりSimple Burner (単純燃焼器)モデルを開発しました。Flownex®では、境界で混合質量分率を指定することで、燃焼混合ガスを扱います。同様に、Adiabatic Flameモデルの下流の任意のノードで燃焼後の煙道ガスを分析できます。
ほかの商用ソフトウェアとの比較
例として、モデルでサポートされるすべての気体種を含む仮想の天然ガスを、酸化剤として湿潤空気を使用して燃焼させます。取得された解析結果は正確で、ほかの商用ソフトウェアのものとほぼ一致することがわかりました。この拡張により、Flownex®をこの産業用の完全な熱量および質量収支ツールとして利用しながら、同時に流体力学、熱力学、熱伝達ツールとしても実行することができます。シンプルな複合コンポーネントを使用して任意のタスク向けに機能を拡張できる点で、Flownex®はこの産業用のほかのツールより優れています。