aspen換熱器的模擬計(jì)算...ppt

1、ASPEN PLUS 與化工過程模擬,第6講 換熱器的模擬計(jì)算,一、換熱器模塊,1.1模塊類型,1.2模塊應(yīng)用說明 1.2.1加熱器（heater） 特點(diǎn)：流程模擬中應(yīng)用，與結(jié)構(gòu)無關(guān)，主要精力放在工藝上 演示1：將5t常溫常壓下苯（44%wt）、甲苯混合液加熱到泡點(diǎn)，求熱負(fù)荷，泡點(diǎn)溫度 演示2：采用2t 100C熱水，將5t常溫常壓下苯（44%wt）、甲苯混合液加熱，熱水出口溫度50C，求熱負(fù)荷，加熱溫度 練習(xí)1：將5t常溫常壓下苯（44%wt）、甲苯混合液加熱到露點(diǎn), 采用3bar蒸汽，需要多少kg蒸汽？ （不一定什么都需要Aspen來干）,1.2.2物流換熱器（HeatX） 特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)流程

2、中兩物流換熱，需知道結(jié)構(gòu)，不建議用在過程模擬中 1）輸入規(guī)定,2）計(jì)算類型,殼程類型 TEMA shell type 管程數(shù) No. of tube passes 換熱器方位 Exchanger orientation 密封條數(shù) Number of sealing strip pairs 管程流向 Direction of tubeside flow 殼內(nèi)徑 Inside shell diameter 殼/管束間隙 Shell to bundle clearance,1.3換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)說明,殼體類型,殼體尺寸,兩個(gè)重要的殼體尺寸： 殼體內(nèi)徑 殼體到管束的最大直徑的環(huán)形面積 Outer Tub

3、e Limit 管束外層的最大直徑 Shell Diameter 殼體直徑 Shell to Bundle Clearance 殼層到管束的環(huán)形面積,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。 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(jié)構(gòu),Baffle Cut 折流擋板的切口高度 Tube Hole 管孔 Shell to Baffle Clearance 殼層到折流擋板的環(huán)形面積,Rod Diameter 圓盤直徑 Ring Outside Diam

4、eter 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。 對裸管換熱器或低翅片管換熱器 管子總數(shù) Total number 管子長度 Length 管子直徑 Diameter 管子的排列 Pattern 管子的材質(zhì) Material,管程參數(shù),管程參數(shù)還有管尺寸(Tube size)，可用兩種方式輸入：,實(shí)際尺寸 Actual 內(nèi)徑 Inner diameter 外徑 Outer diameter 厚度 Tube thickness 三選二,公稱尺寸 Nominal 直徑 Diameter BWG規(guī)格 Birmingham w

5、ire gauge,列管排列模式,管翅結(jié)構(gòu),對于翅片管，還需從管翅(Tube fins)表單中輸入以下參數(shù)： 翅片高度 Fin height 翅片高度 / 翅片根部平均直徑 Fin height /Fin root mean diameter 翅片間距 Fin spacing: 每單位長度的翅片數(shù) / 翅片厚度 Number of fins per unit length /Fin thickness,擋板結(jié)構(gòu),有兩種擋板結(jié)構(gòu)可供選用： 1、圓缺擋板 Segmental baffle 2、棍式擋板 Rod baffle 從擋板(Baffles)表單中進(jìn)行選擇并輸入有關(guān)參數(shù)。,圓缺擋板,圓缺擋板

6、需輸入以下參數(shù)： 所有殼程中的擋板總數(shù) No. of baffles, all passes 擋板切割分率 Baffle cut (fraction of shell diameter) 管板到第一擋板的間距 Tubesheet to 1st baffle spacing 擋板間距 Baffle to baffle spacing 殼壁/擋板間隙 Shell-baffle clearance 管壁/擋板間隙 Tube-baffle clearance,管嘴,管嘴即換熱器的物料進(jìn)出接口，需從Nozzle表單中輸入以下參數(shù)： 輸入殼程管嘴直徑 Enter shell side nozzle dia

7、meters 進(jìn)口管嘴直徑 Inet nozzle diameter 出口管嘴直徑 Outlet nozzle diameter 輸入管程管嘴直徑 Enter tube side nozzle diameters 進(jìn)口管嘴直徑 Inlet nozzle diameter 出口管嘴直徑 Outlet nozzle diameter,1.4簡捷計(jì)算(shortcut) 簡捷計(jì)算只能與設(shè)計(jì)或模擬選項(xiàng)配合。簡捷計(jì)算不考慮換熱器的幾何結(jié)構(gòu)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(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

8、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)。,演示3：采用2t 100C熱水，將5t常溫常壓下苯（44%wt）、甲苯混合液加熱。 1）已知K=500、S=5，求冷熱出口溫度。（63，62） 2）已知K=500、熱物流出口溫度50C，求面積。（10） 注意：a、冷熱物料進(jìn)口對應(yīng) b、有相變時(shí)很難收斂，改變Options中的閃蒸類型 c、結(jié)果有時(shí)不對，須仔細(xì)驗(yàn)證 練習(xí)2：演示3中，已知K=300、S=8，求冷熱出口溫度,1.5詳細(xì)計(jì)算(detailed) 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)和流動情況計(jì)算實(shí)際的換熱面積、傳熱系數(shù)

9、、對數(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)。,演示4：采用2t 100C熱水，將5t常溫常壓下苯（44%wt）、甲苯混合液加熱。 1）已知?dú)?00、管長6m，100（25*2）根管子，2管程，求冷熱出口溫度。（55，72） 2）核算熱物流出口溫度50C，需要多少面積？（150） 注意：a、冷熱物料進(jìn)口對應(yīng) b、有相變時(shí)很難收斂，改變Options中的閃蒸類型 c、結(jié)果有時(shí)不對，須仔細(xì)驗(yàn)證 練習(xí)3：演示4中，冷熱污垢系數(shù)取0.0002，求冷熱出口

10、溫度,二、換熱器核算與設(shè)計(jì)（BJAC）,例1：已知填料塔的填料總高度8m，進(jìn)料以上5m，填料為Mellapak250Y，分離含苯44 wt甲苯混和物。進(jìn)料量5000kg/h，塔頂采出98%wt苯，塔底采出98%wt甲苯。進(jìn)料由常溫預(yù)熱至泡點(diǎn)進(jìn)料，產(chǎn)品甲苯需冷卻至50C。 演示一：求各個(gè)換熱器的熱負(fù)荷 分析：確定理論板數(shù)，查手冊：2.5塊/m, 共2.58121塊， 進(jìn)料位置2.5513塊,設(shè)計(jì)規(guī)定求流量、進(jìn)口溫度 熱集成 演示二、用循環(huán)水冷卻，2838，求循環(huán)水流量。 F=Q/(38-28)/1=7000kg/h,演示三、精餾塔進(jìn)料25，塔底出料不用循環(huán)水冷，采用它來預(yù)熱進(jìn)料，問能預(yù)熱到多少？

11、 學(xué)習(xí)熱量流的應(yīng)用 學(xué)習(xí)熱量回收的基本方法 預(yù)熱溫度63，接近泡點(diǎn),例1-3.exe,無相變換熱器設(shè)計(jì)（1）,演示四、對上例中精餾塔預(yù)熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)，求面積、結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)液液換熱器的設(shè)計(jì)方法 學(xué)習(xí)BJAC基本使用方法 解： 已知熱側(cè)：2800kg/h，11150，組成甲苯98% 冷側(cè)：5000kg/h，25進(jìn)，組成：苯44% 污垢熱阻：兩側(cè)均取0.0003 熱側(cè)走管程 進(jìn)行設(shè)計(jì)（sizing） 數(shù)據(jù)導(dǎo)出,例2-1(1).exe,例2-1(2).exe,例2-2.exe,無相變換熱器設(shè)計(jì)（2）,設(shè)計(jì)結(jié)果： 兩個(gè)換熱器串聯(lián)，3m23m26m2 直徑159mm ，16300019mm管；4管程 設(shè)計(jì)余量

12、14%。 核算（rating) 根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)核算標(biāo)準(zhǔn)換熱器是否能用 直徑219mm，33300019mm； 1管程；面積25.7m2 直徑325mm，68200019mm； 4管程；面積27.7m2 已有換熱器核算 直徑400mm，76600025mm； 4管程；面積35m2 夠用，余量23%,例2-3(1).exe,例2-3(2).exe,冷凝器設(shè)計(jì)（1）,演示五、對上例中精餾塔冷凝器進(jìn)行設(shè)計(jì)，求面積、結(jié)構(gòu) 氣量：回流出料3500+22005700kg/h 溫度8180，組成近似純苯 循環(huán)水2838 解： 污垢熱阻：兩側(cè)均取0.0002 熱側(cè)走殼程 進(jìn)行設(shè)計(jì)（sizing）,例3-1.exe,冷凝器設(shè)計(jì)（2）,冷凝器設(shè)計(jì)（3）,冷凝器設(shè)計(jì)（4）,核算： 直徑325，56根，254500mm；2管程；19.3m2 直徑325，57根，254500mm；1管程；19.7m2,例3-2.exe,冷凝器設(shè)計(jì)（5）,冷凝器設(shè)計(jì)（6）,再沸器設(shè)計(jì)（1）,演示六、對上例中精餾塔再沸器進(jìn)行設(shè)計(jì)，求面積、結(jié)構(gòu) 塔底氣量（模擬結(jié)果）：6503kg/h 溫度1