能量集成與換熱網(wǎng)絡(luò)-aspen過程

十二月18,20221AspenPlus換熱過程2換熱器*Requiresseparatelicense模型說明目的用法Heater加熱器或冷卻器確定熱和相態(tài)條件換熱器、冷卻器、閥門、當(dāng)與功有關(guān)的結(jié)果不需要時(shí)的泵和壓縮機(jī)HeatX兩物流換熱器兩股物流的換熱器兩股物流換熱器、當(dāng)知道管殼換熱器尺寸時(shí)可以進(jìn)行核算.MHeatX多物流換熱器任何數(shù)量物流的換熱器多股熱流和冷流換熱器、兩股物流換熱器、LNG換熱器.HXFlux對(duì)流給熱換熱器對(duì)流換熱過程模擬用于計(jì)算采用對(duì)流換熱的熱接收器與熱源之間的熱傳遞Hetran*BJACHetran程序界面管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和模擬具有多種結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器.Aerotran*BJACAerotran程序界面空冷器的設(shè)計(jì)和模擬具有多種結(jié)構(gòu)的空冷器.用于模擬節(jié)煤器和加熱爐的對(duì)流段.ASPENPlus7.0以后改名為AspenExchangerDesignandRating3操作HeaterHeater模塊在規(guī)定熱力學(xué)狀態(tài)下把多股入口物流混合生成單股出口物流。可以使用Heater表示:Heaters（加熱器）Coolers（冷卻器）Valves（閥門，僅改變壓力，不涉及阻力）Pumps（泵）和Compressors（壓縮機(jī)）(無論何時(shí)都不需要與功有關(guān)的結(jié)果。)4Heater輸入規(guī)定允許組合:壓力(或壓降)和下列之一:出口溫度熱負(fù)荷或入口熱流股汽化分率溫度變化過冷或過熱度數(shù)出口溫度或溫度變化和下列之一:壓力熱負(fù)荷汽化分率5Heater－連接Heater

模型的連接圖如下：6Heater輸入規(guī)定對(duì)于單相用壓力（壓降）和下列之一:出口溫度熱負(fù)荷或入口熱流股溫度變化汽化分率為：1是露點(diǎn),0是泡點(diǎn)簡(jiǎn)單的例子：常壓下，0℃、1000kg/hr的水升高1℃，需要多少熱量？(熱力學(xué)方法使用SRK)7Heater應(yīng)用示例(1)20℃、0.41MPa、4000kg/hr流量的軟水在鍋爐中加熱成為飽和水蒸氣進(jìn)入生蒸汽總管。求所需的鍋爐供熱量。2.56004E+06Kcal/hr1000kg/hr、0.41MPa的飽和水蒸汽用蒸汽過熱器加熱到過熱度100℃（0.41MPa），求過熱蒸汽溫度和所需供熱量。

245.57℃、51034.7kcal/hr8Heater應(yīng)用示例(2)流量為1000kg/hr、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(fù)荷。

-238597Kcal/hr流量為100kg/hr、0.2MPa、20℃的丙酮(CH3COCH3)通過一電加熱器。當(dāng)加熱功率分別為2kW、5kW、10kW和20kW

時(shí)，求出口物流的狀態(tài)。液相分率為：1液相分率為：0.8992液相分率為：0.5398液相分率為：09HeatX—連接HeatX

模型的連接圖如下：10操作HeatXHeatX能模擬如下管殼換熱器類型:逆流和并流弓形隔板TEMAE,F,G,H,J和X殼圓形隔板TEMAE和F殼裸管和翅片管HeatX執(zhí)行:全區(qū)域分析傳熱和壓降計(jì)算顯熱、氣泡狀汽化、凝結(jié)膜系數(shù)計(jì)算內(nèi)置的或用戶定義的關(guān)聯(lián)式11操作HeatXHeatX不能:進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行機(jī)械震動(dòng)分析估算污垢系數(shù)12操作HeatX當(dāng)規(guī)定HeatX時(shí)，要考慮:嚴(yán)格/詳細(xì)計(jì)算或簡(jiǎn)化/簡(jiǎn)捷法什么規(guī)定類型怎樣計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差傳熱系數(shù)壓降用什么設(shè)備和幾何尺寸規(guī)定13HeatX輸入規(guī)定選擇如下規(guī)定之一:傳熱面積和幾何尺寸換熱負(fù)荷熱端或冷端出口物流:溫度溫度變化接近溫度過熱/過冷度數(shù)汽化分率14HeatX模型有四組設(shè)定參數(shù)：計(jì)算類型 Calculationtype流動(dòng)方向 Flowdirection對(duì)數(shù)平均溫差校正 LMTDcorrection換熱器設(shè)定 ExchangerspecificationHeatX—模型參數(shù)15有兩個(gè)選項(xiàng)：簡(jiǎn)捷計(jì)算Short-cut不考慮換熱器的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)傳熱和壓降的影響，人為設(shè)定傳熱系數(shù)和壓降。詳細(xì)計(jì)算Detailed根據(jù)換熱器的幾何結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)情況自動(dòng)計(jì)算傳熱換熱系數(shù)和壓降。首先確定熱側(cè)—管程/殼程；冷側(cè)—管程/殼程HeatX—計(jì)算類型16逆流Countercurrent并流CocurrentHeatX—流動(dòng)方向17常數(shù)Constant由用戶指定校正系數(shù)，可查手冊(cè)。幾何結(jié)構(gòu)Geometry由軟件根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)和流動(dòng)情況計(jì)算。用戶子程序User-subrHeatX—LMTD校正18傳熱溫差：推動(dòng)力列管式換熱器中兩種流體的流動(dòng)比較復(fù)雜的多程流動(dòng)。對(duì)于錯(cuò)流或折流平均溫差，通常是先按逆流求算，然后再根據(jù)流動(dòng)型式加以修正，即——溫差修正系數(shù)與冷熱兩流體溫度變化有關(guān)，表示為P和R兩參數(shù)的函數(shù)19傳熱溫差：推動(dòng)力溫差修正曲線＜1(tm＜tm,逆)是由于復(fù)雜流動(dòng)中同時(shí)存在并流和逆流；換熱器設(shè)計(jì)時(shí)

值不應(yīng)小于0.8，否則不經(jīng)濟(jì)；可改用多殼程來增大，即將幾臺(tái)換熱器串聯(lián)使用。20熱物流出口溫度(Hotstreamoutlettemperature)熱物流出口溫降(Hotstreamoutlettemperaturedecrease)熱物流出口溫差(Hotstreamoutlettemperatureapproach)熱物流出口過冷度(Hotstreamoutletdegreessubcooling)熱物流出口蒸汽分率(Hotstreamoutletvaporfraction)HeatX—換熱器設(shè)定共有12個(gè)選項(xiàng)21HeatX—熱物流出口溫差

22冷物流出口溫度(Coldstreamoutlettemperature)冷物流出口溫升(Coldstreamoutlettemperatureincrease)冷物流出口溫差(Coldstreamoutlettemperatureapproach)冷物流出口過熱度(Coldstreamoutletdegreessuperheat)冷物流出口蒸汽分率(Coldstreamoutletvaporfraction)HeatX—換熱器設(shè)定共有13個(gè)選項(xiàng)23HeatX—冷物流出口溫差24熱物流出口減冷物流進(jìn)口溫差(Hotoutlet-coldinlettemperaturedifference)熱物流進(jìn)口減冷物流出口溫差(Hotinlet-coldoutlettemperaturedifference)熱負(fù)荷(Exchangerduty)HeatX—換熱器設(shè)定共有13個(gè)選項(xiàng)25壓降(PressureDrop)分別指定熱側(cè)和冷側(cè)的出口壓力(Outletpressure)指定值>0，代表出口的絕對(duì)壓力值指定值≤0，代表出口相對(duì)于進(jìn)口的壓力降低值

總傳熱系數(shù)計(jì)算方法(Umethods)常數(shù)(Constant)相態(tài)法(Phasespecificvalues)分別指定冷熱兩側(cè)不同相態(tài)組合下的傳熱系數(shù)冪函數(shù)(Powerlawexpression)U=Uref(Flow/Flowref)^exponentHeatX—簡(jiǎn)捷計(jì)算26HeatX—U-相態(tài)法27用1200kg/hr飽和水蒸汽(0.3MPa)加熱2000kg/hr甲醇(20℃、0.3MPa)。離開換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28MPa、過冷度為2℃。換熱器傳熱系數(shù)根據(jù)相態(tài)選擇。求甲醇出口溫度、相態(tài)、需要的換熱面積。（LMTD校正選用0.95）熱力學(xué)方法使用NRTL109.8℃、氣相、9.413m2HeatX—應(yīng)用示例(1)

28壓降(PressureDrop)分別指定熱側(cè)和冷側(cè)的出口壓力(Outletpressure)根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)計(jì)算(Calculatedfromgeometry)依據(jù)流體關(guān)聯(lián)式計(jì)算壓降管側(cè)壓降(Flow-dependentcorrelation)

總傳熱系數(shù)方法(Umethods)常數(shù)(Constant)相態(tài)法(Phasespecificvalues)冪函數(shù)(Powerlawexpression)換熱器幾何結(jié)構(gòu)(ExchangerGeometry)傳熱膜系數(shù)(Filmcoefficients)用戶子程序(User-subroutine)HeatX—詳細(xì)計(jì)算29單程管殼式換熱器1—外殼2—管束3、4—接管5—封頭6—管板7—折流板管殼式換熱器結(jié)構(gòu)名稱30殼層－TEMA類型HeatX—幾何結(jié)構(gòu)31HeatX—幾何結(jié)構(gòu)翅片效率：對(duì)于翅片管外膜傳熱系數(shù)的計(jì)算，以光管外表面為基準(zhǔn)，其關(guān)系式如下：hf0—以光管外表面積為基準(zhǔn)的翅片管外膜傳熱系數(shù)hf—翅片管表面膜傳熱系數(shù)At—翅片管的光管部分的面積Af—翅片管的翅片部分的面積A0—光管的外表面積

Ω—翅片效率32HeatX—幾何結(jié)構(gòu)管板厚度（TEMA標(biāo)準(zhǔn)指定）管板用于固定管子，管板的受力情況比較復(fù)雜，影響管板強(qiáng)度的因素很多，TEMA標(biāo)準(zhǔn)指定選擇方法。設(shè)計(jì)壓力會(huì)影響管板的厚度。管子排列模式正方形－90℃旋轉(zhuǎn)正方形－45℃三角形－30℃旋轉(zhuǎn)三角形－60℃

三角形排列比正方形排列更為緊湊，管外流體的湍動(dòng)程度高，給熱系數(shù)大，但正方形排列的管束清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用，旋轉(zhuǎn)45℃放置，也可提高給熱系數(shù)。33管子壁厚管子內(nèi)徑管壁厚度伯明翰線規(guī)用以表示金屬的線徑、板厚、管壁厚度，其與毫米之關(guān)系如下:B.W.G毫米(mm)

B.W.G毫米(mm)

B.W.G毫米(mm)0000

000

00

0

1

2

3

4

5

611.5

10.8

9.65

8.63

7.62

7.21

6.58

6.04

5.59

5.15

7

8

9

10

11

12

13

14

15

164.57

4.19

3.76

3.4

3.05

2.77

2.41

2.11

1.83

1.65

17

18

19

20

21

22

23

24

251.47

1.24

1.07

0.89

0.81

0.71

0.63

0.56

0.51HeatX—幾何結(jié)構(gòu)34HeatX—幾何結(jié)構(gòu)折流板結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)35用1200kg/hr飽和水蒸汽(0.3MPa)加熱2000kg/hr甲醇(20℃、0.3MPa)。離開換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28MPa、過冷度為2℃。換熱器傳熱系數(shù)根據(jù)相態(tài)選擇。求甲醇出口溫度、相態(tài)、需要的換熱面積。選用下面的數(shù)據(jù)進(jìn)行核算：外殼直徑：300mm，公稱面積：10m2，管長(zhǎng)：3m，管徑：Ф19x2mm，管數(shù)：76，管心距：25mm，排列方式：正三角，管程數(shù)：2，殼程數(shù)：1折流板間距：150mm，個(gè)數(shù)：19折流板缺口高度：79mm殼層接管直徑：進(jìn)口200mm、出口200mm管程接管直徑：進(jìn)口32mm、出口38mmHeatX—應(yīng)用示例(2)

36Heat