化工設計第5講aspen plus換熱器的模擬

1、ASPENPLUS與化工過程模擬第5講ASPEN PLUS 換熱器的模擬5.1ASPENPLUS的換熱器模型模型說明目的用于Heater加熱器或冷卻器確定出口物流的熱和相態(tài)條件加熱器、冷卻器、冷凝器等HeatX兩股物流的換熱器在兩個物流之間換熱兩股物流的換熱器。當知道幾何尺寸時，核算管殼式換熱器MHeatX多股物流的換熱器在多股物流之間換熱多股熱流和 換熱器，兩股物流的換熱器，LNG換熱器Hetran管殼式換熱器提供B-JAC Hetran管殼式換熱器程序界面管殼式換熱器，包括釜式再沸器Aerotran空冷換熱器提供B-JAC Aerotran空冷換熱器程序界面錯流式換熱器包括空氣冷卻器5.2

2、Heater模型參數(shù)Heater模型有兩組模型設定參數(shù)：1、閃蒸規(guī)定 ( Flash specifications)（1）溫度 Temperature（2） 壓力Prere（3）溫度改變 Temperature change（4）蒸汽分率Vapor fraction過熱度過冷度熱負荷Degrees of superheating Degrees off subcoollingHeat duty從中任選兩項Heater 模型參數(shù)（2）Heater 模型參數(shù)（3）Heater模型有兩組模型設定參數(shù)：2、有效相態(tài)（1）蒸汽（3） 固體( Valid Phase )（2）液體（4）汽液（5） 汽液液（

3、7） 汽液游離水（6）液游離水Heater 模型參數(shù)（4）Heater 應用示例 (1)溫度20、壓力0.41MPa、流量4000kg/hr的軟水在鍋爐中加熱成為0.39MPa的飽和水蒸氣進入生蒸汽總管。求所需的鍋爐供熱量。Heater 應用示例 (2)流 量 為 1000kg/hr（ 0.4MPa）的飽和水蒸汽用蒸汽過熱器加熱到過熱度100（ 0.39MPa），求過熱蒸汽溫度和所需供熱量。Heater 應用示例 (3)流量為1000kg/hr、壓力為0.11MPa、含乙醇70%w、水30%w的飽和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（ 摩爾） =1/3 。求冷凝器熱負荷。5.3He

4、atX輸入規(guī)定窗口名稱作用Setup規(guī)定簡捷或詳細的計算、方向、換熱器壓降、傳熱系數(shù)計算方法和膜系數(shù)。Options規(guī)定熱側和冷側不同的閃蒸收斂參數(shù)和有效相態(tài)，HeatX收斂參數(shù)和模塊規(guī)定選項。Geometry規(guī)定殼程和管程的結構，并指明任何翅片管、折流擋板或管嘴。UserSubroutines規(guī)定用戶定義的Fortran子程序的參數(shù)來計算整個的傳熱系數(shù)、LMTD校正因子、管壁液體滯留量或管壁壓降。Hot-Hcurves規(guī)定熱流的加熱或冷卻曲線表和瀏覽結果表Cold-Hcurves規(guī)定的加熱或冷卻曲線表和瀏覽結果表Block Options替換這個模塊的物性、模擬選項、消息水平和選項的全局值。

5、Results瀏覽結果、質量和能量平衡、壓降、速度和區(qū)域分析匯總。Detailed Results瀏覽詳細的殼程和管程的結果以及關于翅片管、折流擋板和管嘴的信息。Dynamic規(guī)定動力學模擬的參數(shù)。HeatX計算類型1、簡捷計算(shortcut)簡捷計算只能與設計或模擬選項配合。簡捷計算不考慮換熱器的幾何結構對傳熱和壓降的影響，人為給定傳熱系數(shù)和壓降的數(shù)值。使用設計(design)選項時，需設定熱(冷)物流的出口狀態(tài)或換熱負荷，模塊計算達到指定換熱要求所需的換熱面積。使用模擬(simulation)選項時，需設定換熱面積，模塊計算兩股物流的出口狀態(tài)。HeatX計算類型2、詳細計算(detai

6、led)詳細計算只能與核算或模擬選項配合。詳細計算可根據(jù)給定的換熱器幾何結構和情況計算實際的換熱面積、傳熱系數(shù)、對數(shù)平均溫度校正因子和壓降。使用核算(rating)選項時，模塊根據(jù)設定的換熱要求計算需要的換熱面積。使用模擬(simulation)選項時，模塊根據(jù)實際的換熱面積計算兩股物流的出口狀態(tài)。HeatX的簡捷法核算與嚴格法核算比較用Setup Specifications頁上的 Calculation Type（核算類型）字段來規(guī)定簡捷法或嚴格法核算。簡捷法核算不需要換熱器結構或幾何尺寸數(shù)據(jù)。對于嚴格法核算模型，可以用換熱器幾何尺寸去估算：膜系數(shù)（Film coefficients）壓降

7、（Prere drops）對數(shù)平均溫差校正因子（Log-meantemperature difference correction factor）HeatX具有有效值的選項變量計算方法在簡捷法模型中可采用在嚴格法模型中可采用LMTD Correction Factor（LMTD校正因子）常數(shù)幾何尺寸 用戶子程序Default NoNoYes Default YesHeat Transfer Coefficient（傳熱系數(shù)）常數(shù)值特定相態(tài)的值冪率表達式 膜系數(shù)換熱器幾何尺寸用戶子程序Yes Default YesNo No NoYes Yes Yes Yes Default YesFilm C

8、oefficient（膜系數(shù)）常數(shù)值特定相態(tài)的值冪率表達式由幾何尺寸計算No No No NoYes Yes Yes DefaultPrere Drop（壓降）出口壓力由幾何尺寸計算Default NoYes Default計算對數(shù)平均溫差校正因子換熱器的標準方程是：Q = U A LMTD這里LMTD是對數(shù)平均溫差，此方程用于純逆流的換熱器。通用方程是：Q = U A F LMTD這里F是校正因子，考慮了偏離逆流在Setup Specifications頁上用LMTDCorrection Factor區(qū)域輸入LMTD校正因子。的程度傳熱系數(shù)和膜系數(shù)在Setup U Methods（設定傳熱系

9、數(shù)方法）頁確定怎樣計算傳熱系數(shù)，設定計算方法。在簡捷法核算模型中，HeatX模型不計算膜系數(shù)，在嚴格法核算模型中，如果你在傳熱系數(shù)計算方法中使用膜系數(shù)或換熱器幾何尺寸，HeatX計算傳熱系數(shù)，使用：1 U11hc =膜系數(shù)chh hhh = 熱流膜系數(shù)換熱器結構換熱器結構指換熱器內整個的型式。如果對于傳熱系數(shù)、膜系數(shù)或壓降計算方法選擇Calculate From Geometry選項，可能需要在Geometry S換熱器結構的信息。TEMA型換熱器殼體類型管程數(shù)換熱器方向折流板上管數(shù)排布密封圈數(shù)垂直的換熱器管程頁中輸入一些有關TEMA殼體類型殼體尺寸Geometry S體尺寸：殼體內徑殼體到管

10、束的最大直徑的環(huán)形面積頁也包含了兩個重要的殼Outer Tube Limit管束外層的最大直徑SDiameter殼體直徑to Bundle Clearance殼層到管束的環(huán)形面積S折流擋板的幾何尺寸殼側膜系數(shù)和壓降計算需要殼體內擋板的幾何尺寸，在Geometry Baffles（擋板的幾何尺寸）頁上輸入擋板的幾何尺寸。對于弓形折流擋板，需要的信息包括：折流擋板切口高度折流擋板間距折流擋板面積對于圓盤形折流擋板需要的信息包括：環(huán)形直徑支承盤的幾何尺寸折流擋板的幾何結構Baffle Cut折流擋板的切口高度Tube Hole管孔Sto Baffle Clearance殼層到折流擋板的環(huán)形面積Rod Diameter圓盤直徑Ring Outside Diameter環(huán)外徑Ring Inside Diameter環(huán)內徑管子的幾何尺寸計算管側膜系數(shù)和壓降需要管束的幾何尺寸，HeatX模型也用這個信息從膜系數(shù)來計算傳熱系數(shù)，在Geometry Tubes（管子的幾何尺寸）頁上輸入管子的幾何尺寸。對管換熱器或低翅片管換熱器管子總數(shù)管子長度管子直徑管子的排列管子的材質管子的排列型式和翅片的尺寸HeatX 應用示例 (1)用1200 kg/hr飽和水蒸汽 (0.3 MPa)加熱2000 kg/hr 甲醇 (20 、0.3 MPa)。離開換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28 MPa、過冷度為2 。換熱