مرکز دانش صنعت تاسیسات

HiTrans نرم‌افزاری است که جریان‌های گذرا (میرا) را در سیستم‌های خط انتقال (خط لوله) با روش عددی حل می‌کند (مشهورترین آن ضربه قوچ است). ضربه قوچ به طور مسلم نوسانات فشاری است که درسیستم خط لوله، زمانیکه جریان به طور ناگهانی تغییر کند، ایجاد می‌شود.

 

 

 

مدل HiTrans در جریان‌های گذرا (میرا) معادلات دیفرانسیلی جزئی حرکت را بوسیله بکاربردن "روش مشخصه" در سیستم یک بعدی حل می‌کند.

سیستم‌های خط انتقال (خط لوله) در HiTrans تشکیل شده‌اند از:

•لوله‌ها

•گره‌ها           

سیستم‌های خط انتقال (خط لوله) در HiTrans باید از مدل زیر پیروی کنند:‌

گره‌ها می‌توانند عناصر کنترلی مثل شیر فلکه‌ها (شیرهای باز، بسته، ثابت و کنترلی)، تجهیزات ویژه (مخزن ضربه‌گیر، مخزن هوا، مخزن ضربه گیر یک طرفه،) یا فقط یک اتصال ساده بین دو لوله بدون هیچ تجهیزاتی (گره ساده) باشند.

شرایط مرزی اولیه:

شرایط مرزی اولیه باید یکی از گره‌های زیر باشد:‌

•سیستم پمپاژ

•مخزن با ارتفاع ثابت

شرایط مرزی انتهایی:

شرایط مرزی انتهایی باید شامل یکی از گره‌های زیر باشد:

•گره ساده (لوله تخلیه به اتمسفر)

•مخزن با ارتفاع ثابت

•شیر بسته

•شیر ثابت

•شیر باز

•شیر کنترل

گره‌های میانی:

گره‌های میانی برای مدل کردن در HiTrans عبارتند از:

•گره ساده (لوله تخلیه به اتمسفر)

•شیر بسته

•شیر ثابت

•شیر باز

•شیر کنترل

•تجهیز پمپ با لوله مکش

•مخزن ضربه گیر

•مخزن ضربه‌گیر یک طرفه

•مخزن هوا

•شیر کاهش فشار

پارامترهای مورد نیاز برای مدل سازی سیستم خط انتقال:

زمانیکه وارد سیستم می‌شود باید اطلاعات را به شرح ذیل وارد کنید:‌

•زمان کل شبیه‌سازی

•گام زمانی

•مینیمم تعداد از فاصله زمانی مشخص شده در محدوده لوله (مینیمم تعداد، تقسیم برای کوتاه‌ترین لوله در سیستم).

HiTrans نتایج را به چندین روش ارائه می‌کند:

نتایج گرافیکی

•بار پیزومتریک (m)، دبی (m3/s)، فشار مانومتریک (m)

•نتایج خلاصه: مقدار نهایی در هر نقطه محاسباتی

•انیمیشن (حرکت): ابزار توانمندی است که نشان می‌دهد‌ در خط لوله زمانیکه جریان تغییر می‌کند، چه اتفاقی می‌افتد.

•نمودار برای هر نقطه از خط لوله ( مقدار نسبت به زمان).

•نمودار برای هر گره مشخص( مقدار نسبت به زمان).

•تمام نتایج قابل پرینت گرفتن هستند.

نتایج عددی

•بار پیزومتریک (m)، دبی (m3/s)، فشار مانومتریک (m)

•نتایج خلاصه: مقدار نهایی در هر نقطه محاسباتی

•لیست مقادیر برای هر نقطه از خط لوله ( مقدار نسبت به زمان).

•لیست مقادیر برای هر گره مشخص ( مقدار نسبت به زمان).

•تمام نتایج قابل پرینت گرفتن هستند.

•تمام نتایج قابل انتقال دادن به یک فایل متنی برای استفاده از نرم‌افزارهایی که امکان اجرای محاسبات روی چندین ستون اعداد را برقرار کند،می باشد مثل: Excel , MS (به شکل *.CsU).

مشخصات:

شرایط مرزی:

•اولیه:

•1- پمپ 2- مخزن

•ثانویه:

•1- لوله با تخلیه آزاد

2- مخزن

3- شیرهای ثابت(باز-بسته)

4- شیرهای کنترل

درباره گام‌های محاسباتی:‌

برای شبیه‌سازی، HiTrans نیاز دارد که کاربر وارد کند زمان کل شبیه‌سازی،‌ گام‌های زمانی،‌ حداقل تعداد از فاصله زمانی که به کوچکترین بخش تقسیم شده است (مینیمم تعداد زیر بخش‌ها). اگر اطلاعات داده نشود، HiTrans به جای پارامترهای فوق مقادیر 1 , 0.1s , 19s، را پیش‌فرض قرار می‌دهد. مقدار 1 در این حالت نشان می‌دهد که لوله مورد نظر (معمولا این لوله همیشه کوچکترین طول را دارد) حداقل به دو بخش که طول هر بخش بصورت 2/طول کل = DX است تقسیم خواهد شد.

وقتی که پارامترهای محاسباتی مورد نظر به برنامه داده می‌شود، HiTrans به وسیله الگوریتمی که توسط ما توسعه یافته محاسبه می‌کند یک گام زمانی را که یک مقدار درونی برنامه نرم‌افزار می‌باشد که این مقدار باعث می‌شود که پایداری مدل تأمین شود.

بنابراین وقتی ?t را به کاربر اطلاع می‌دهد، در واقع حداکثر تعداد فاصله‌ای که به آن بخش، می‌تواند تقسیم کند را نشان می‌دهد و همچنین حداکثر خطا در سرعت موج را نشان می دهد. این خاصیت به کاربرهای با تجربه اجازه می‌دهد تا اطلاعاتی را که به عنوان ورودی برای محاسبات داده بودند، با اطلاعات جدید همسان کنند (بطور تجربی ماکزیمم خطا در این پارامتر بین 5 الی 10% بدست می‌آید. چون خطاهای کوچک در سرعت موج، تغییر قابل توجهی در مقادیر بدست آمده دبی و فشار نمی‌دهد، البته این یک ضابطه آزاد برای کاربر است).

مشخصات گره‌ها:‌

پارامترهایی را که برای هر گره وارد می‌کنیم باید به صورت زیر باشد:‌

•گره ساده: این حالت اتصال ساده‌ای بین دو بخش لوله است که بین آنها هیچ وسیله خاصی قرار نگرفته است و دو لوله می‌توانند از نظر، اندازه،‌ جنس و .... متفاوت باشند.

•شیر ثابت‌:

- ضریب افت (H = KQ2)، نمی‌تواند مقدار منفی به خود بگیرد.

-لازم به ذکر است که K بدون بعد نیست. K = S2/m5

•شیر باز:

- ضریب افت (H = KQ2) ، نمی‌تواند مقدار منفی به خود بگیرد.

- زمان باز شدن (TC)، مقدار ثابت بخود می‌گیرد.

- توان باز شدن (نما) شیرباز:

- شروع زمان باز شدن ، نمی‌تواند مقدار منفی بخود بگیرد.

-لازم به ذکر است که K بدون بعد نیست. K= S2/m5

•شیر بسته:

- ضریب افت (H = KQ2) ، نمی‌تواند مقدار منفی به خود بگیرد.

- زمان بسته شدن (TC)، مقدار ثابت بخود می‌گیرد.

- توان باز شدن (نما) شیرباز.

- شروع زمان بسته شدن، نمی‌تواند مقدار منفی بخود بگیرد.

•مخزن با ارتفاع ثابت:

-سطح آب

•سیستم پمپ:

- دبی m^3/s)) ، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- بار (m)، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- R.P.M (دور موتور) ، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- راندمان (%) ، مقدارش باید بین 0 تا 100 باشد.

- اینرسی (kgm2)

- شیر کنترل ( بلی یا خیر)

- ضریب افت (H = KQ2) ، نمی‌تواند مقدار منفی بخود بگیرد.

- سطح آب در مخزن مکش (m)

- زمانیکه پمپ خاموش می‌شود ، نمی‌تواند مقدار منفی به خود گیرد.

لازم به ذکر است که K بدون بعد نیست. K= S2/m5

•شیر کنترل:

تا 5 عدد شیر کنترل، می‌توان دو مقدار زمان و ضریب افت را وارد کرد. (کمترین تعداد شیر کنترل 2 عدد است).

- زمان (s)

- ضریب افت (H = (Q/K)^2)

هر دو پارامتر مقدار مثبت به خود می‌گیرد و لازم به ذکر است که K بدون بعد نیست.

k = S2/m5

•مخزن هوا:

- حجم اولیه هوا (m3)

- مقطع عرضی (m2) ، نمی‌تواند مقدار منفی به خود بگیرد.

- شاخص چند وجهی (تغییر شکل)

- سطح اولیه آب در مخزن (m) ، این مقدار باید مطلق باشد.

- ضریب افت ورودی (H = KQ2) ، مقدار مثبت به خود می‌گیرد.

- ضریب افت خروجی (H = KQ2) ، مقدار مثبت به خود می‌گیرد.

لازم به ذکر است که ‌K بدون بعد نیست. K= S2/m5

•مخزن ضربه‌گیر یک طرفه:

- مقطع عرضی (m2) ، مقدار مثبت بخود می‌‌گیرد.

- ضریب افت (H = KQ2) ، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- سطح اولیه آب (m)

لازم به ذکر است که ‌K بدون بعد نیست. K= S2/m5

•شیر کاهش فشار:

- روزنه فشار (M.C.a)

- ضریب افت (H = KQ2) ، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

لازم به ذکر است که ‌K بدون بعد نیست. K= S2/m5

•مخزن ضربه گیر:

- مقطع عرضی (m2)، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- ضریب افت ورودی (H = KQ2) ، مقدار مثبت به خود می‌گیرد.

- ضریب افت خروجی (H = KQ2) ، مقدار مثبت به خود می‌گیرد.

لازم به ذکر است که ‌K بدون بعد نیست. K= S2/m5

•پمپ:

- دبی (m3/s) ، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- بار (m) ، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- R.P.M (دور موتور)، مقدار مثبت بخود می‌گیرد.

- راندمان (%) ، مقدارش باید بین 0 تا 100 باشد.

- اینرسی (kgm2)

- شیر کنترل ( بلی یا خیر)

- ضریب افت (H = KQ2) ، نمی‌تواند مقدار منفی بخود بگیرد.

- سطح آب در مخزن مکش (m)

- زمانیکه پمپ خاموش می‌شود ، نمی‌تواند مقدار منفی به خود گیرد.

لازم به ذکر است که K بدون بعد نیستK = S2/m5

نکاتی در مورد مدلسازی:

زمانیکه مخزن هوا و مخزن ضربه‌گیر مدل می‌شود‏‎، HiTrans فرض می‌کند که:

•این تجهیزات نزدیک نقطه اتصال با لوله قرار گرفته‌اند، بنابراین اثر اینرسی کاهش پیدا می‌کند.

•در سطح اتصال بین تجهیزات و سیستم خطوط لوله به اندازه کافی اطیمنان به مرتب بودن اتصال بین این تجهیزات و خط لوله است.