化工設(shè)計(jì)第5講aspen plus換熱器的模擬

1、ASPENPLUS與化工過(guò)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(shuō)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(gè)物流之間換熱兩股物流的換熱器。當(dāng)知道幾何尺寸時(shí)，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(cuò)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(shè)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(guò)熱度過(guò)冷度熱負(fù)荷Degrees of superheating Degrees off subcoollingHeat duty從中任選兩項(xiàng)Heater 模型參數(shù)（2）Heater 模型參數(shù)（3）Heater模型有兩組模型設(shè)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(yīng)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(jìn)入生蒸汽總管。求所需的鍋爐供熱量。Heater 應(yīng)用示例 (2)流 量 為 1000kg/hr（ 0.4MPa）的飽和水蒸汽用蒸汽過(guò)熱器加熱到過(guò)熱度100（ 0.39MPa），求過(guò)熱蒸汽溫度和所需供熱量。Heater 應(yīng)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(fù)荷。5.3He

4、atX輸入規(guī)定窗口名稱(chēng)作用Setup規(guī)定簡(jiǎn)捷或詳細(xì)的計(jì)算、方向、換熱器壓降、傳熱系數(shù)計(jì)算方法和膜系數(shù)。Options規(guī)定熱側(cè)和冷側(cè)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(xiàng)。Geometry規(guī)定殼程和管程的結(jié)構(gòu)，并指明任何翅片管、折流擋板或管嘴。UserSubroutines規(guī)定用戶(hù)定義的Fortran子程序的參數(shù)來(lái)計(jì)算整個(gè)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(jié)果表Cold-Hcurves規(guī)定的加熱或冷卻曲線表和瀏覽結(jié)果表Block Options替換這個(gè)模塊的物性、模擬選項(xiàng)、消息水平和選項(xiàng)的全局值。

5、Results瀏覽結(jié)果、質(zhì)量和能量平衡、壓降、速度和區(qū)域分析匯總。Detailed Results瀏覽詳細(xì)的殼程和管程的結(jié)果以及關(guān)于翅片管、折流擋板和管嘴的信息。Dynamic規(guī)定動(dòng)力學(xué)模擬的參數(shù)。HeatX計(jì)算類(lèi)型1、簡(jiǎn)捷計(jì)算(shortcut)簡(jiǎn)捷計(jì)算只能與設(shè)計(jì)或模擬選項(xiàng)配合。簡(jiǎn)捷計(jì)算不考慮換熱器的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)傳熱和壓降的影響，人為給定傳熱系數(shù)和壓降的數(shù)值。使用設(shè)計(jì)(design)選項(xiàng)時(shí)，需設(shè)定熱(冷)物流的出口狀態(tài)或換熱負(fù)荷，模塊計(jì)算達(dá)到指定換熱要求所需的換熱面積。使用模擬(simulation)選項(xiàng)時(shí)，需設(shè)定換熱面積，模塊計(jì)算兩股物流的出口狀態(tài)。HeatX計(jì)算類(lèi)型2、詳細(xì)計(jì)算(detai

6、led)詳細(xì)計(jì)算只能與核算或模擬選項(xiàng)配合。詳細(xì)計(jì)算可根據(jù)給定的換熱器幾何結(jié)構(gòu)和情況計(jì)算實(shí)際的換熱面積、傳熱系數(shù)、對(duì)數(shù)平均溫度校正因子和壓降。使用核算(rating)選項(xiàng)時(shí)，模塊根據(jù)設(shè)定的換熱要求計(jì)算需要的換熱面積。使用模擬(simulation)選項(xiàng)時(shí)，模塊根據(jù)實(shí)際的換熱面積計(jì)算兩股物流的出口狀態(tài)。HeatX的簡(jiǎn)捷法核算與嚴(yán)格法核算比較用Setup Specifications頁(yè)上的 Calculation Type（核算類(lèi)型）字段來(lái)規(guī)定簡(jiǎn)捷法或嚴(yán)格法核算。簡(jiǎn)捷法核算不需要換熱器結(jié)構(gòu)或幾何尺寸數(shù)據(jù)。對(duì)于嚴(yán)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(duì)數(shù)平均溫差校正因子（Log-meantemperature difference correction factor）HeatX具有有效值的選項(xiàng)變量計(jì)算方法在簡(jiǎn)捷法模型中可采用在嚴(yán)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(hù)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(dá)式 膜系數(shù)換熱器幾何尺寸用戶(hù)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(dá)式由幾何尺寸計(jì)算No No No NoYes Yes Yes DefaultPrere Drop（壓降）出口壓力由幾何尺寸計(jì)算Default NoYes Default計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差校正因子換熱器的標(biāo)準(zhǔn)方程是：Q = U A LMTD這里L(fēng)MTD是對(duì)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(yè)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(shè)定傳熱系

9、數(shù)方法）頁(yè)確定怎樣計(jì)算傳熱系數(shù)，設(shè)定計(jì)算方法。在簡(jiǎn)捷法核算模型中，HeatX模型不計(jì)算膜系數(shù)，在嚴(yán)格法核算模型中，如果你在傳熱系數(shù)計(jì)算方法中使用膜系數(shù)或換熱器幾何尺寸，HeatX計(jì)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(jié)構(gòu)換熱器結(jié)構(gòu)指換熱器內(nèi)整個(gè)的型式。如果對(duì)于傳熱系數(shù)、膜系數(shù)或壓降計(jì)算方法選擇Calculate From Geometry選項(xiàng)，可能需要在Geometry S換熱器結(jié)構(gòu)的信息。TEMA型換熱器殼體類(lèi)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(yè)中輸入一些有關(guān)TEMA殼體類(lèi)型殼體尺寸Geometry S體尺寸：殼體內(nèi)徑殼體到管

10、束的最大直徑的環(huán)形面積頁(yè)也包含了兩個(gè)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(cè)膜系數(shù)和壓降計(jì)算需要?dú)んw內(nèi)擋板的幾何尺寸，在Geometry Baffles（擋板的幾何尺寸）頁(yè)上輸入擋板的幾何尺寸。對(duì)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(duì)于圓盤(pán)形折流擋板需要的信息包括：環(huán)形直徑支承盤(pán)的幾何尺寸折流擋板的幾何結(jié)構(gòu)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(pán)直徑Ring Outside Diameter環(huán)外徑Ring Inside Diameter環(huán)內(nèi)徑管子的幾何尺寸計(jì)算管側(cè)膜系數(shù)和壓降需要管束的幾何尺寸，HeatX模型也用這個(gè)信息從膜系數(shù)來(lái)計(jì)算傳熱系數(shù)，在Geometry Tubes（管子的幾何尺寸）頁(yè)上輸入管子的幾何尺寸。對(duì)管換熱器或低翅片管換熱器管子總數(shù)管子長(zhǎng)度管子直徑管子的排列管子的材質(zhì)管子的排列型式和翅片的尺寸HeatX 應(yīng)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(kāi)換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28 MPa、過(guò)冷度為2 。換熱