aspen換熱器的模擬計算...ppt

1、ASPEN PLUS 與化工過程模擬,第6講 換熱器的模擬計算,一、換熱器模塊,1.1模塊類型,1.2模塊應用說明 1.2.1加熱器（heater） 特點：流程模擬中應用，與結構無關，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，求熱負荷，泡點溫度 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，求熱負荷，加熱溫度 練習1：將5t常溫常壓下苯（44%wt）、甲苯混合液加熱到露點, 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：實現(xiàn)流程

2、中兩物流換熱，需知道結構，不建議用在過程模擬中 1）輸入規(guī)定,2）計算類型,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 殼內徑 Inside shell diameter 殼/管束間隙 Shell to bundle clearance,1.3換熱器結構參數(shù)說明,殼體類型,殼體尺寸,兩個重要的殼體尺寸： 殼體內徑 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,殼側膜系數(shù)和壓降計算需要殼體內擋板的幾何尺寸。 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 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。 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 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：,實際尺寸 Actual 內徑 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,管翅結構,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,擋板結構,有兩種擋板結構可供選用： 1、圓缺擋板 Segmental baffle 2、棍式擋板 Rod baffle 從擋板(Baffles)表單中進行選擇并輸入有關參數(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 進口管嘴直徑 Inlet nozzle diameter 出口管嘴直徑 Outlet nozzle diameter,1.4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

8、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)。,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、冷熱物料進口對應 b、有相變時很難收斂，改變Options中的閃蒸類型 c、結果有時不對，須仔細驗證 練習2：演示3中，已知K=300、S=8，求冷熱出口溫度,1.5詳細計算(detailed) 詳細計算只能與核算或模擬選項配合。詳細計算可根據給定的換熱器幾何結構和流動情況計算實際的換熱面積、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)選項時，模塊根據設定的換熱要求計算需要的換熱面積。 使用模擬(simulation)選項時，模塊根據實際的換熱面積計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）已知殼徑500、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、冷熱物料進口對應 b、有相變時很難收斂，改變Options中的閃蒸類型 c、結果有時不對，須仔細驗證 練習3：演示4中，冷熱污垢系數(shù)取0.0002，求冷熱出口

10、溫度,二、換熱器核算與設計（BJAC）,例1：已知填料塔的填料總高度8m，進料以上5m，填料為Mellapak250Y，分離含苯44 wt甲苯混和物。進料量5000kg/h，塔頂采出98%wt苯，塔底采出98%wt甲苯。進料由常溫預熱至泡點進料，產品甲苯需冷卻至50C。 演示一：求各個換熱器的熱負荷 分析：確定理論板數(shù)，查手冊：2.5塊/m, 共2.58121塊， 進料位置2.5513塊,設計規(guī)定求流量、進口溫度 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、精餾塔進料25，塔底出料不用循環(huán)水冷，采用它來預熱進料，問能預熱到多少？

11、 學習熱量流的應用 學習熱量回收的基本方法 預熱溫度63，接近泡點,例1-3.exe,無相變換熱器設計（1）,演示四、對上例中精餾塔預熱器進行設計，求面積、結構 學習液液換熱器的設計方法 學習BJAC基本使用方法 解： 已知熱側：2800kg/h，11150，組成甲苯98% 冷側：5000kg/h，25進，組成：苯44% 污垢熱阻：兩側均取0.0003 熱側走管程 進行設計（sizing） 數(shù)據導出,例2-1(1).exe,例2-1(2).exe,例2-2.exe,無相變換熱器設計（2）,設計結果： 兩個換熱器串聯(lián)，3m23m26m2 直徑159mm ，16300019mm管；4管程 設計余量

12、14%。 核算（rating) 根據設計數(shù)據核算標準換熱器是否能用 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,冷凝器設計（1）,演示五、對上例中精餾塔冷凝器進行設計，求面積、結構 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：兩側均取0.0002 熱側走殼程 進行設計（sizing）,例3-1.exe,冷凝器設計（2）,冷凝器設計（3）,冷凝器設計（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,冷凝器設計（5）,冷凝器設計（6）,再沸器設計（1）,演示六、對上例中精餾塔再沸器進行設計，求面積、結構 塔底氣量（模擬結果）：6503kg/h 溫度1