Überblick

Beinahe alle Programmteile benötigen druck- und temperaturabhängige Eigenschaften des im Verfahren verwendeten Mediums. CONVAL® ist in der Lage, diese verfahrenstechnischen Daten für eine immense Anzahl von Medien im Kontext des Berechnungsprogrammes selbst zu ermitteln.

Grundsätzlich in CONVAL® enthalten

  • Wasser
    Für die Berechnung der Betriebsdaten von Wasser wird die Wasserdampftafel in ihrer aktuellen Version herangezogen.
  • Pulpe
    Zellstoffe, TMP oder Altpapier werden unter Pulpe angewählt und als Mischung mit Wasser unter Berücksichtigung der Zellkonsistenz berechnet.
  • Erdgas
    Bei der Auswahl von Erdgas können Erdgasgemische nach AGA8 berechnet werden.

Stoffdatenbank

Die Stoffdatenbank enthält eine Vielzahl an Reinstoffen und Lösungen, für die Stoffkonstanten und/oder Messwerte hinterlegt sind. Temperatur- und druckabhängige Größen  mit Hilfe der zugrunde liegenden Stoffdatenbank berechnet. Die Daten können von Hand korrigiert werden, wenn Sie z.B. betriebstypische Stoffdaten vorliegen haben und die Berechnung mit diesen durchführen wollen. Die Stoffdatenberechnung ist dann außer Kraft gesetzt und die entsprechenden Icons Berechnet oder Nachgeschlagen/Default werden rot durchgekreuzt. Durch Anklicken der Icons können die Ursprungsdaten wiederhergestellt und die Stoffberechnung wieder aktiviert werden.

Stoffgemische

Es können Gas- oder Flüssigkeitsgemische auf Basis er in der Stoffdatenbank enthaltenen Stoffe erstellt werden.Dazu können Sie die einzelnen Stoffbestandteile in Molprozent angeben. Stammt das gewählte Medium oder Stoffgemisch aus der Thermodynamikmoduldatenbank wird das Verhalten über Zustandsgleichungen bestimmt. In allen anderen Fällen beruht die Berechnung auf entsprechenden Näherungsverfahren.

Zu Grunde liegende Verfahren

CONVAL® kann druck- und temperaturabhängige Stoffdaten nach verschiedenen Methoden ermitteln. Zurzeit werden drei verschiedene Verfahren angeboten, mit welchen die verfahrenstechnisch relevanten Daten ermittelt werden können.

Näherungsverfahren

Diese wird verwendet, wenn keine speziellen Berechnungsverfahren, wie z. B. bei Wasser (Wasserdampftafel IAPWS 97) oder Erdgas (AGA-8) vorliegen.

CONVAL® besitzt eine erweiterbare Stoffdatenbank mit tausenden von Stoffen und deren Stoffkonstanten. Auf dieser Basis können druck- und temperaturabhängige Berechnungen der Stoffeigenschaften durchgeführt werden.

So kann z.B. der Siededruck pv einer Flüssigkeit für den Zustand bei der Temperatur t1 oder die Siedetemperatur tvder Flüssigkeit für den Zustand bei dem Druck pnach der Riedel-Korrelation (Fehler < 10%) berechnet werden.

Alternativ können die Realgasfaktoren Z1 und Zn und somit die spezifischen Gasdichten berechnet werden. Die Berechnung erfolgt nach Korrelationen von Newton und Raphson nach Veröffentlichungen von Dranchuk, Purvis, Robinson und Takacs.

Für Flüssigkeiten erfolgt die Berechnung der Betriebsdichte über die in der Datenbank abgelegten Stoffkonstanten nach mathematischen Näherungsverfahren, welche von R. W. Hankinson und G. H. Thomson beschrieben wurden und in Verbindung mit anderen Autoren als COSTALD-Korrelation bekannt sind. Der Fehler ist bei vielen Anwendungen < 1% und nur bei selten vorkommenden Randbedingungen > 5%.

Ferner können der Isentropenexponent, die Schallgeschwindigkeit etc. nach weiteren Näherungsmethoden errechnet werden.

Interpolation

Sind weder Stoffdaten für die Näherungsgleichungen noch spezielle Berechnungsverfahren verfügbar, kann CONVAL® über Messwerte interpolieren. CONVAL® besitzt eine erweiterbare Stoffdatenbank mit mehreren hundert Stoffen (z.B. Wärmeträgeröle), für die Betriebsdaten als Messwerte vorliegen.

Hier können für Flüssigkeiten Kurven für Betriebsdichte, dynamische Viskosität, Siedetemperatur, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und den Isentropenexponenten erfasst werden.Für Gase können ebenfalls Kurven für spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und den Isentropenexponenten eingegeben werden.

Thermodynamik-Paket

Das optionale Thermodynamik-Paket erweitert und verbessert die Berechnungsmöglichkeiten in CONVALÒ. Neben der höheren Genauigkeit und dem erweiterten Anwendungsbereich (tiefe Temperaturen, hohe Drücke, der Bereich des kritischen Punktes) wird die Möglichkeit geschaffen, zusätzliche Stoffeigenschaften zu berechnen (Joule-Thomson-Effekt, Entropie, Enthalpie usw.). Zusammengefasst führt dies zu einer erhöhten Genauigkeit der Ergebnisse und zusätzlichen Berechnungsmöglichkeiten in den verschiedenen Modulen.
Das optionale Thermodynamik-Paket besteht aus drei Komponenten:

FLUIDCAL
Zur Berechnung von Werten thermodynamischer Eigenschaften aus Zustandsgleichungen für wissenschaftliche und technische Anwendungen steht in CONVALÒ das Programmmodul FLUIDCAL zur Verfügung. Es ermöglicht für mehr als 70 Stoffe die Berechnung von 25 thermodynamischen Zustandsgrößen und für eine Reihe von Stoffen auch die Berechnung der wichtigsten Transportgrößen.

NIST REFPROP
REFPROP ist ein Kurzwort für Reference Properties und steht für ein Programm, welches die thermodynamischen Eigenschaften aus Zustandsgleichungen sowie Transportgrößen wichtiger Stoffe und deren Gemische berechnet. Das Programm umfasst neben Reinstoffen auch vordefinierte oder selbst erstellte Stoffgemische und stellt in diesem Bereich die Stoffberechnung mit der aktuell höchsten Genauigkeit dar.

GERG 2008
Berechnung für Stoffgemische nach GERG 2008. Die GERG-2008 Gleichung beschreibt Zustandsgrößen im Gasgebiet, in der Flüssigkeit, im überkritischen Zustandsgebiet und im Phasengleichgewicht Gas-Flüssigkeit.