DimBo – Dimensionierung von Dampferzeugern

Das Programm DimBo dient zur Simulation des stationären Betriebs von Dampferzeugern

Beschreibung

Mit DimBo können Dampferzeuger als komplexe Systeme von Komponenten zum Wärmeaustausch und zur Stoffumsetzung behandelt werden.

Der Dampferzeuger wird dabei durch ein mathematisches Modell, eine "Schaltung", beschrieben. Für die im Dampferzeugerbau üblichen Komponenten sind entsprechende Schaltungselementtypen definiert, die über Parameter dem gewünschten Zweck angepasst werden können.

Folgende Stoffarten werden berücksichtigt:

  • Brennstoffe (fest, flüssig oder gasförmig).
  • Gase (mit Staubbeladung).
  • Wasser/Wasserdampf.
  • Staub/Schlacke.
  • Zuschlagstoffe.
  • Kondensat aus Rauchgas.

Im einzelnen dient das Programm zur Bestimmung folgender Größen:

  • Stoffströme (Massenströme und Analysen).
  • Temperaturen und spezifische Enthalpien.
  • Heizflächen.
  • Wärmeübertragung.
  • Verfahrensparameter.
  • Stoff- und Energiebilanzen.

DV-technische Realisierung

DimBo ist geteilt in einen Dialogteil zur Bearbeitung der Eingabedaten und einen Berechnungsteil. Die Eingabedaten werden in einer ASCII-Datei gespeichert.

 

Die Ergebnisse werden in Tabellen und Diagrammen abgelegt, die am Bildschirm vorgeführt und ausgedruckt werden können. Art und Umfang der Ergebnisausgabe können vom Anwender festgelegt werden.

 

Für die Eingabe und Umrechnung der Brennstoff- und Gasanalysen wird auf Komponenten des Programms COMCAL zurückgegriffen.

 

Für instationäre Simulationen kann das Programm DynaBO benutzt werden, welches auf DimBo aufbaut.

 

Systemvoraussetzungen: PC mit Betriebssystem Windows (32/64 bit).

Programmänderungen im Programm DimBo

  • 2018-02-12
    Die Extrapolationsmethode bei der Berechnung einer Feuerraumendtemperatur über Q/A-Kurven wurde modifiziert. Dadurch wird ein harmonischer Übergang zwischen Parametern innerhalb und außerhalb des vorgesehenen Anwendungsbereiches erreicht. Außerdem sind die Kurvenverläufe in den Grenzbereichen der Anwendung plausibler.

    Von der Extrapolation wird in den folgenden Fällen Gebrauch gemacht:

    • Extrem große oder extrem kleine adiabatische Rauchgasenthalpien.
    • Extrem große oder extrem kleine Wärmestromdichten bezogen auf die Feuerraumoberfläche.

  • 2018-01-09
    Fehler bei den Temperaturbedingungen für Medien mit benutzerdefinierte Stoffeigenschaften. Anstelle der spezifischen Enthalpie wurde die Temperatur als Zielwert eingesetzt. Dadurch wurde zu einem falschen Zielwert iteriert. Der Fehler wurde beseitigt.
  • 2016-11-06
    Neue Optionen für die Eingabe der Brennstoffanalyse (siehe ComCal Änderungen).
    Aktualisierte Werkstoffdatenbank für Rohrmaterialien.
  • 2016-09-30
    Durch einen Fehler bei der Einheitenumrechnung wurde bei der wasser-/dampfseitigen Druckverlustberechnung im 2-Phasen-Gebiet der Dampfgehalt am Ort der Siedekrise um den Faktor 1,33 zu hoch berechnet. Da der örtliche Druckverlust nach dem Austrocknen der Heizfläche stark abfällt, wurde im Verdampferbereich ggf. ein zu hoher Druckverlust ermitttelt. Dies betrifft insbesondere die Verdampferschraube von Zwangdurchlaufkesseln bei Teillast. Der Fehler wurde in Version 30.05 behoben. Die Änderung kommt unabhängig vom gewählten DimBo-Rechenverfahren zur Anwendung.
  • 2016-07-28
    Wenn die Anzahl der Gruppen konstruktiver Daten größer als 100 war, trat beider Übernahme der Daten aus der aus der grafischen Schaltungsbearbeitung ein Fehler auf, der zum Verlust aller Geometriedaten führte. Der Fehler wurde in Version 30.04 behoben.
  • 2016-04-06
    Ein Fehler bei der Anpassung der Anfangsmassenströme beim Wirbelschichtmodell führte zu einer Zugriffsverletzung und somit zum Abbruch der Rechnung.
  • 2016-02-09

    Freigabe DimBo Version 30

    Änderungen bezogen auf Version 30 des Berechnungsverfahrens:

    • Für die Materialauslegung werden für einzelne Rohrreihen maximale Wärmestromdichten ermittelt. Das für die Ermittlung dieser Wärmestromdichten verwendete Rechenverfahren geht dabei stets von reinen Gleich- oder Gegenstrom aus. Je stärker die Heizfläche hiervon abweicht, desto größer wird der Fehler. Für den Sonderfall, dass eine Bündelheizfläche nur aus einer einzigen Rohrreihe besteht, wird daher ab Version 30 eine Korrektur der maximalen Wärmestromdichten vorgenommen. Die ermittelten Wärmestromdichten und damit die Materialtemperaturen sind im Vergleich mit der vorherigen Version am Rohr-Eintritt höher und am Rohr-Austritt niedriger.
    • In der bisherigen Programmversion wurde durch einen Fehler bei der Berechnung des Eintritts-Querschnitts in die Wirbelschichtbrennkammer für den Trichter falsche Suspensionsdichten berechnet.
      Wenn der Eintrittsquerschnitt in den Trichter nicht quadratisch ist, ergeben sich durch die Änderung deutlich andere Suspensionsdichten und Wärmeübergangskoeffizienten im Trichter.
      Die im Diagnoseausdruck angegebene Höhe des dichten Bettes und die gesamte Bettmasse der Wirbelschicht können ebenfalls deutlich abweichen. Der Einfluss der Programmänderung auf die gesamte Wärmeaufnahme des Wirbelschichtreaktors ist jedoch gering.
    • Die Berechnung des äußeren konvektiven Wärmeübergangs für ein- oder beidseitig beheizte Zylinder aus vollverschweißten Rohr-Steg-Rohr-Konstruktionen (Typen 241 und 441) wurde überarbeitet.
      Während die Berechnung bei querangeströmten Rohren (Neigungswinkel 0) unverändert blieb, wurde die Berechnung des hydraulischen Durchmessers bei längsangeströmten Rohre (Neigungswinkel 90°) korrigiert. Als Folge steigt der konvektive Wärmeübergangskoeffizient insbesondere für große Neigungswinkel leicht an.
    • Der Wärmewiderstand für Bestiftung und Bestampfung bei Membranrohrwänden wird nicht mehr auf die Rohr-Steg-Rohr-Oberfläche sondern auf die projizierte Oberfläche bezogen. Dadurch wird der Wärmedurchgangskoeffizient kleiner als bei früheren Berechnungen.
    Die Änderungen werden wirksam, wenn für die Versionsnummer des Berechnungsverfahrens die Nummer 30 eingesetzt wird.

    Erweiterungen:

    • Beim Feuerraum-Modell für die zirkulierende Wirbelschicht kann jetzt eine Nachverbrennung im Zyklon simuliert werden. Dazu wird bei den Verfahrensparametern für die Wirbelschicht der Anteil der Wärme vorgegeben, der erst im Zyklon freigesetzt wird.
    • Berechnungsmethode für Wärmeübergang und Druckverlust beim Schaltungselement 251 (Ringspalt um den Ringförmigen Gaskanal) wurde implementiert.
    • Ein Fehler bei der Schaltungsprüfung Wirbelschicht, der zu einer nicht gerechtfertigten Fehlermeldung führte, wurde beseitigt.

  • 2016-01-13

    Verbesserungen bei der graphischen Eingabe von Schaltung und Geometrie:

    • Eigenschaften eines Schaltungselementes können durch Kopieren/Einfügen (Strg+C/Strg+V) auf ein anderes Schaltungselement übertragen werden.
    • Nicht initialisierte konstruktiven Daten eines Schaltungselementes können mit den Daten eines anderen Schaltungselementes durch einen Klick auf das betreffende Schaltungselement initialisiert werden.

  • 2016-01-03
    Die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten für Trommelvorwärmer (Typnummer 513) und Trommelkühler (Typnummer 514) wurde korrigiert.

    In der bisherigen Progrmmversion wurde unter bestimmten Bedingungen eine ungerechtfertigte Korrektur des Wärmedurchgangskoeffizienten vorgenommen. Diese Korrektur wird nicht mehr durchgeführt.


  • 2015-10-18
    Für Rohrwände und Schottheizflächen, die mit Bestiftung und Betampfung versehen sind, werden bei der tabellarischen Ausgabe zwei zusätzliche Tabellen erzeugt:
    • Wärmeübertragung
      Der Einfluss auf den Wärmedurchgang durch den Wärmewiderstand der Beschichtung wird durch detaillierte Angaben in einer Zusatztabelle beschrieben.
    • Konstruktive Daten
      Die Geometrie der Stifte und die Dicke der Bestampfung sowie die verwendeten Materialien mit ihren Wärmeleitfähigkeiten werden in einer weiteren Zusatztabelle beschrieben.
    Bestiftete und bestampfte Heizflächen werden vor allem in Brennkammern von Wirbelschichtkesseln verwendet.
  • 2015-02-20

    Freigabe DimBo Version 29

    Erweiterungen:

    • Wirbelschicht-Feuerung
      Die Möglichkeiten zur Berechnung von Wirbelschicht-Feuerräumen in DimBo wurden erweitert (siehe DimBo-Benutzerhandbuch)
    • Neues Schaltungselement "Haube"
      Für die Modellierung der Haube bei Wirbelschichtfeuerungen gibt es ein neues Element mit der Typnummer 123.
    • Berechnung Entstaubungsgrad aus Zyklongeometrie
      Für Zyklone wurde eine Berechnung des Abscheidegrades und des Druckverlustes aus der Zyklon-Geometrie implementiert. Die Berechnung erfolgt nach Muschelknautz (VDI-Wärmeatlas, 2006, Kap.Lcd).
    • Für die Staubstrahlung in Wirbelschichten kann jetzt bei den Verfahrensparametern der Wirbelschicht für die Absorptionszahl der Wand ein vom Standardwert 0.79 abweichender Wert vorgegeben werden, und zwar getrennt für bestampfte oder unbestampfte Wände.

     

    Änderungen:

    • Ein Fehler bei der Berechnung der maximalen Strömungsgeschwindigkeiten für 90° Umlenkungen (Typnummern 121 und 122), die Tragrohre (Typnummer 401) enthalten, wurden korrigiert.
    • Für unbeheizte Verbindungsrohre (Typnummer 481), welche einem Feuerraumabschnitt zugeordnet sind, wurde eine fehlerhafte Berechnung der Wärmeübertragung korrigiert. An die Verbindungsrohre wird keine Wärme aus dem Feuerraum übertragen. Es werden - wie für alle anderen Verbindungsrohre auch - nur anteilige Wärmeverluste berücksichtigt.
    • Für den Wärmeübergang durch Kondensation in von Wasserdampf durchströmten und gekühlten Rohren wird die Berechnungsnmethode nach Boyko und Krujilin verwendet.

    Die Änderungen werden wirksam, wenn für die Versionsnummer des Berechnungsverfahrens die Nummer 29 eingegeben wird.


  • 2014-10-17
    Ein Fehler bei der Berechnung der übertragenene Wärme von Trommelkühler oder -vorwärmer wurde korrigiert. Der Fehler konnte auftreten, wenn das Schaltungselement durch geometrische Daten beschrieben und somit ein Wärmeübergangskoeffizient berechnet wurde und wenn gleichzeitig ein Phasenwechsel des Rohrmediums auftrat.

    Bei der Berechnung der Wandtemperaturen für Flossenrohre wurde ein Fehler korrigiert. Die Temperaturen für die Rohrrückseite und die Anschlussstelle der Flosse waren vertauscht. Bei einseitig beheizten Rohren wurden möglicherweise zu niedrige Temperaturen ausgewiesen.

    Bei der Diagrammausgabe wird für den Firmennamen eine kleinere Schriftgröße gewählt, wenn andernfalls die Schrift über die Schriftfeldgröße hinausragte.

    Verschiedene Modifikationen zur einfacheren Handhabung der grafischen Benutzerschnittstelle für die Schaltungsbearbeitung.

     


  • 2013-01-17
    Die Korrektur eines Fehlers bei der Berechnung der Heiz- und Brennwerte von chlor- und/oder fluorhaltigen Gasen im Unterprogramm COMCAL wird wirksam, wenn für DimBo die Versionsnummer 28 als Berechnungsverfahren genutzt wird.
    Details zum Fehler in COMCAL sind in der Änderungshistorie dieses Programms beschrieben.
  • 2012-09-26

    Freigabe DimBo Version 28 mit folgenden Änderungen:

    • Querschnittsberechnung für Gaskanalumlenkungen (Typnummern 121 und 122).
      Die Änderung ist notwendig, um bei Umlenkungen mit extremem Breiten-Tiefen-Verhältnis oder Breiten-Längen-Verhältnis realistische mittlere Geschwindigkeiten für die Anströmung und damit für den konvektiven Wärmeübergang zu gewährleisten.
      Gleiches gilt für die maximale Geschwindigkeit (im engsten Querschnitt), wobei dieser Wert nur bei Wirbelschichtheizflächen für den konvektiven Wärmeübergang herangezogen wird. Bei konventionellen Heizflächen ist die maximale Gasgeschwindigkeit ein reiner Ausgabewert.

       

    • Maximale Rauchgasgeschwindigkeiten in Feuerräumen (Typnummern 113 und 114).
      Für Feuerräume mit Trichtergeometrie (Typnummern 113 oder 114, Variante 2) wurden unrealistisch hohe, maximale Rauchgasgeschwindigkeiten berechnet, weil fälschlicherweise eine Strömung des gesamten Rauchgasvolumens durch die Trichteröffnung angenommen wurde.
      In der neuen Version wird die Querschnittsänderung im Trichter nicht mehr bei der Berechnung der Rauchgasgeschwindigkeit berücksichtigt.
      Die maximale Rauchgasgeschwindigkeit im Feuerraum ist ein reiner Ausgabewert ohne Einfluss auf andere Berechnungsgrößen.

    Die Änderungen werden wirksam, wenn für die Versionsnummer des Berechnungsverfahrens die Nummer 28 eingegeben wird.


  • 2012-01-09

    Bewertungsangaben (Verschmutzungsfaktoren und Fouling- werte) bei den Verfahrensparametern können zu einer Rechnung von einer vorherigen (Ausgangs-) Rechnung übernommen werden.


  • 2011-10-11

    Freigabe DimBo Version 27 mit folgenden Änderungen:

     

    • Bei der Berechnung der Materialausnutzung wird der Korrosionszuschlag auf der Rohraußenseite berücksichtigt.
      Im Vergleich zu Berechnungen mit Versionsnummern < 27 ergeben sich jetzt niedrigere erforderliche Wanddicken und niedrigere Materialausnutzungsgrade.
    • Bei der Berechnung des Strömungsquerschnitts von Gaskanälen wird die Versperrung durch Membranrohrseitenwände berücksichtigt. (Die Hälfte der Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion liegt im Gaskanal). Bei bestampften Flächen führt die Bestampfung zu einer weiteren Querschnittsreduzierung.
      Dadurch ergeben sich für Gaskanäle bei Schaltungen mit Seitenwänden (Typnummer 201) und/oder bestampften Oberflächen:
      • Höhere Strömungsgeschwindigkeiten
      • Höhere Druckverluste
      • Höhere Wärmeübergangskoeffizienten für Bündelheizflächen im betreffenden Gaskanal.
      Für die im Großkesselbau üblichen Kanalabmessungen sind die Auswirkungen gering.
    • Bei der statistischen Verbrennungsrechnung für Hausmüll werden die Koeffizienten nach FDBR-Handbuch Wärme- und Strömungstechnik, Ausgabe Juni 2010, verwendet.
      Für Versionsnummern < 27 werden die Koeffizienten der Ausgabe Juni 1996 benutzt.

       

    Die Änderungen werden wirksam, wenn für die Versionsnummer des Berechnungsverfahrens die Nummer 27 eingegeben wird.
  • 2011-10-11

    Für die Verbrennung von Müllmüll und Sonderbrennstoffen kann eine Einbindung der Brennstoffkomponenten Schwefel (S), Chlor (Cl) und Fluor (F) in die Asche berücksichtigt werden.

    Dazu können bei den Verbrennungsabschnitten innerhalb der Verfahrensparameter entsprechende Einbindungsgrade vorgegeben werden.


  • 2011-06-01

    Die Anzahl der Berechnungsabschnitte wurde von bisher 50 Abschnitten auf jetzt 75 Abschnitte erhöht.

    Für die grafische Schaltungsbearbeitung ist ein neues Programm mit verbesserte Funktionalität integriert worden.


  • 2011-02-23

    DimBo wurde um ein Zonen-Modell zur Feuerraum-Berechnung erweitert.

    Der Feuerraum kann in bis zu 2 Trichter-Abschnitte und bis zu 18 quader-förmige Brennkammer-Abschnitte unterteilt werden.

    Brennstoff und Luft werden mittels Benutzer-Eingabe auf die Zonen verteilt.


  • 1981 - 2010
    Die wesentlichen Schritte zur Softwareentwicklung in dieser Periode können bei der Steinmüller Engineering GmbH erfragt werden.
  • 01.06.1981
    Start der Entwicklung einer eigenständigen thermodynamischen Software bei der L&C Steinmüller GmbH.

Steinmüller Engineering GmbH
IHI Group Company
Fabrikstraße 5
51643 Gummersbach / Germany