換熱器單元模擬演示文稿

換熱器單元模擬演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有60頁\編輯于星期四優(yōu)選換熱器單元模擬現(xiàn)在是2頁\一共有60頁\編輯于星期四換熱器單元模擬6.1概述6.2加熱器Heater6.3換熱器HeatX多物流換熱器MHeatX熱通量換熱器HXFlux現(xiàn)在是3頁\一共有60頁\編輯于星期四6.1概述換熱器是許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的通用工藝設(shè)備。通常，在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的11％～40％。換熱器定義：換熱器是用來改變物流熱力學(xué)狀態(tài)的傳熱設(shè)備。如：開水鍋爐、水杯、冰箱、空調(diào)等。

AspenPlus換熱器單元模塊說明：模塊說明功能適用對象Heater加熱器或冷卻器改變一股物流的熱力學(xué)狀態(tài)加熱器、冷卻器、僅涉及壓力的泵、閥門或壓縮機HeatX兩股物流換熱器模擬兩股物流換熱過程管殼式換熱器、空冷氣、板式換熱器MHeatX多股物流換熱器模擬多股物流換熱過程LNG換熱器等現(xiàn)在是4頁\一共有60頁\編輯于星期四6.2

換熱器Heater現(xiàn)在是5頁\一共有60頁\編輯于星期四6.2

換熱器HeaterHeater模型用于模擬單股或多股物流，使其變成某一特定狀態(tài)下的單股物流；也可通過設(shè)定條件來求已知組成物流的熱力學(xué)狀態(tài)。求已知物流的泡點或者露點求已知物流的過熱或者過冷的匹配溫度計算物流達到某一狀態(tài)所需熱負荷模擬加熱器（冷卻器）或換熱器的一側(cè)模擬泵（僅改變壓力，不涉及功率）、壓縮機（僅改變壓力，不涉及功率）、閥門（僅改變壓力，不涉及阻力）Heater可以進行以下類型的單相或多相計算：現(xiàn)在是6頁\一共有60頁\編輯于星期四6.2換熱器Heater物料流熱流入口至少一股物料流入口任意股熱流可選的出口一股物料流出口一股熱流可選的一股水傾析物流可選的典型的Heater流程連接圖現(xiàn)在是7頁\一共有60頁\編輯于星期四6.2換熱器HeaterHeater模型設(shè)定參數(shù)Heater模型有兩組模型設(shè)定參數(shù)：閃蒸規(guī)定與有效相態(tài)現(xiàn)在是8頁\一共有60頁\編輯于星期四閃蒸規(guī)定(Flashspecifications)有效相態(tài)(ValidPhase)溫度Temperature蒸汽

Vapor-Only壓力Pressure液體

Liquid-Only溫度變化Temperaturechange固體

Solid-Only蒸汽分率Vaporfraction汽-液

Vapor-Liquid過熱Degreesofsuperheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid過冷Degreesofsubcooling液-游離水

Liquid-Freewater熱負荷Heatduty汽-液-游離水Vapor-Liquid-Freewater6.2換熱器Heater注意：指定壓力(Pressure)，當(dāng)指定值>0時，代表出口的絕對壓力值；當(dāng)指定值≤0，代表出口相對于進口的壓力降低值?，F(xiàn)在是9頁\一共有60頁\編輯于星期四現(xiàn)在是10頁\一共有60頁\編輯于星期四現(xiàn)在是11頁\一共有60頁\編輯于星期四Heater的常用的幾種閃蒸規(guī)定組合6.2換熱器Heater壓力（或壓降）與右列之一出口溫度熱負荷或者入口熱流率汽化分率溫度改變過冷度或過熱度出口溫度或溫度改變與右列之一壓力熱負荷汽化分率現(xiàn)在是12頁\一共有60頁\編輯于星期四現(xiàn)在是13頁\一共有60頁\編輯于星期四現(xiàn)在是14頁\一共有60頁\編輯于星期四Heater-物性計算利用Heater模塊可以很方便地計算混合物在給定熱力學(xué)條件下的各種物性數(shù)據(jù)，如泡點、露點、飽和蒸汽壓、密度、粘度等。只需將給定組成的物流導(dǎo)入Heater的模型參數(shù)，根據(jù)給定的熱力學(xué)狀態(tài)設(shè)定Heater的模型參數(shù)，并在總Setup的reportoptions中設(shè)定相應(yīng)的輸出參數(shù)選項即可?，F(xiàn)在是15頁\一共有60頁\編輯于星期四Heater應(yīng)用實例6.2換熱器Heater例6.125℃、壓力0.4MPa、流率5000kg/hr的軟水在鍋爐中被加熱變成0.45MPa的飽和蒸汽，物性方法選用針對水（蒸汽）體系的IAPWS-95。求所需的鍋爐供熱量。例6.2流率為500kg/hr、壓力為0.1MPa、含乙醇60%（w）、水40%（w）的飽和蒸汽在冷凝器中部分冷凝。冷凝器的壓降為0，冷凝物流的汽/液比（mol）為1/1，物性方法選用UNIQUAC。求冷凝器熱負荷?，F(xiàn)在是16頁\一共有60頁\編輯于星期四結(jié)果查看現(xiàn)在是17頁\一共有60頁\編輯于星期四6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是18頁\一共有60頁\編輯于星期四

換熱器HeatX用于模擬兩股物流逆流或并流換熱時的熱量交換過程，可以對大多數(shù)類型的雙物流換熱器進行簡捷計算或詳細計算。6.3換熱器HeatX逆流/并流（Countercurrent/Cocurrent)殼程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)殼程采用棍式擋板（RodBaffleinShell)裸管/低翅片管（Bare/Low-finnedTubes)用于模擬下述常見結(jié)構(gòu)的管-殼式換熱器：現(xiàn)在是19頁\一共有60頁\編輯于星期四典型的HeatX流程連接6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是20頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx的模型設(shè)定參數(shù)HeatX的設(shè)定要從HeatX的Specification頁面進行操作，有四組設(shè)定參數(shù)：1、計算類型（Calculation）2、流動方式（Flowarrangement）3、運算模式（Type）4、換熱器設(shè)定（Exchangerspecification）6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是21頁\一共有60頁\編輯于星期四6.3換熱器HeatX1、Calculation欄中有五個選項：（1）簡捷計算（Short-cut）（2）詳細計算（Detailed）（3）管殼式換熱器計算（Shell&Tube）（4）空冷器計算（AirCooled）（5）板式換熱器計算（Plateheatexchangers）Heatx的模型設(shè)定參數(shù)現(xiàn)在是22頁\一共有60頁\編輯于星期四2、流動方式設(shè)定包括以下選項：（1）熱流體(Hotfluid)流動方式：熱流體走殼程(Shell)/管程(Tube)（2）流動方向(Flowdirection)：

逆流(Countercurrent)/并流(Cocurrent）/多管程流動(Multiplepasses)Heatx的模型設(shè)定參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是23頁\一共有60頁\編輯于星期四在換熱器中，流體走管程/殼程，下列幾點可作為選擇的一般原則：

a)不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，方便清洗。

b)腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時受到腐蝕。

c)壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。

d)飽和蒸汽宜走殼程，飽和蒸汽較清潔，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速無關(guān)，而且冷凝液易排出。

e)流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜。

f)需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱。Heatx的模型設(shè)定參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是24頁\一共有60頁\編輯于星期四3、Type選擇框中有四個選項：（1）設(shè)計（Design）（2）核算（Rating）（3）模擬（Simulation）（4）最大污染（maximumfouling）只有計算類型是管殼時可選Heatx的模型設(shè)定參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是25頁\一共有60頁\編輯于星期四Calculation與Type兩組選項按下述方式配合使用：

簡捷計算只能與設(shè)計或模擬選項配合。簡潔計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)計選項時，需設(shè)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。使用模擬選項時，需設(shè)定換熱面積，計算兩股物流的出口狀態(tài)。

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(jié)構(gòu)和流動情況計算實際的熱面積、傳熱系數(shù)、對數(shù)平均溫度校正因子和壓降。使用核算選項時，模塊根據(jù)設(shè)定的換熱要求計算需要的換熱面積。使用模擬選項時，模塊根據(jù)實際的換熱面積計算兩股物流的出口狀態(tài)?，F(xiàn)在是26頁\一共有60頁\編輯于星期四4、換熱器設(shè)定包括13個選項：（1）熱物流出口溫度(Hotstreamoutlettemperature)（2）熱物流出口（相對于熱物流入口）溫降(Hotstreamoutlettemperaturedecrease)（3）熱物流出口溫差(Hotstreamoutlettemperatureapproach)（4）熱物流出口過冷度(Hotstreamoutletdegreessubcooling)（5）熱物流出口蒸汽分率(Hotstreamoutletvaporfraction)（6）冷物流出口溫度(Coldstreamoutlettemperature)Heatx的模型設(shè)定參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是27頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx的模型設(shè)定參數(shù)注意：對于并流或者逆流換熱來講，熱物流出口溫差的表示方法是不同的。6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是28頁\一共有60頁\編輯于星期四（7）冷物流出口（相對于冷物流入口）溫升(Coldstreamoutlettemperatureincrease)（8）冷物流出口溫差(Coldstreamoutlettemperatureapproach)（9）冷物流出口過熱度(Coldstreamoutletdegreessuperheat)（10）冷物流出口蒸汽分率(Coldstreamoutletvaporfraction)（11）傳熱面積(Heattransferarea)（12）熱負荷(Exchangerduty)（13）幾何條件(Geometry)（詳細計算時采用）Heatx的模型設(shè)定參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是29頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx的模型設(shè)定參數(shù)注意：對于并流或者逆流換熱來講，冷物流出口溫差的表示方法是不同的。6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是30頁\一共有60頁\編輯于星期四HeatX模塊可以對大多類型的雙物流換熱器進行簡捷的或嚴(yán)格的計算。簡潔計算可以使用最少的輸入量來模擬一個換熱器，不需要換熱器的結(jié)構(gòu)或幾何結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；詳細計算可根據(jù)給定的換熱器幾何結(jié)構(gòu)和流動情況計算。這兩種計算方法的主要區(qū)別是總的傳熱系數(shù)的計算程序：簡捷法總是采用用戶規(guī)定的或缺省的總的傳熱系數(shù)值。詳細方法采用膜系數(shù)的嚴(yán)格熱傳遞方程，并能合并由于殼側(cè)和管側(cè)膜所帶來的管壁阻力來計算總的傳熱系數(shù)，用這種方法時，用戶需要知道幾何尺寸。Heatx簡捷計算與詳細計算6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是31頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx詳細計算變量以及使用準(zhǔn)則詳細法核算模型對HeatX提供了較多的規(guī)定選項，因此也需要較多的輸入。詳細法核算模型提供了很多缺省的選項，用戶可以改變?nèi)笔〉捻梺砜刂普麄€計算。這些選項包括以下計算變量：LMTD對數(shù)平均溫差校正因子、U-methods傳熱系數(shù)、Filmconfficients膜系數(shù)、PressureDrop壓降等。6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是32頁\一共有60頁\編輯于星期四6.3換熱器HeatXHeatx

詳細計算變量以及使用準(zhǔn)則現(xiàn)在是33頁\一共有60頁\編輯于星期四變量計算方法簡捷法使用準(zhǔn)則嚴(yán)格法使用準(zhǔn)則LMTD對數(shù)平均溫差校正因子常數(shù)Constant（由用戶指定校正系數(shù)，也可查手冊）DefaultYes幾何尺寸GeometryNoDefault用戶子程序User-subroutineNoYes計算法Calculated多管程時可用多管程時可用Heatx

詳細計算變量以及使用準(zhǔn)則6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是34頁\一共有60頁\編輯于星期四變量計算方法簡捷法使用準(zhǔn)則嚴(yán)格法使用準(zhǔn)則U-methods傳熱系數(shù)常數(shù)ConstantUvalueYesYes相態(tài)法PhasespecificvaluesDefaultYes冪函數(shù)PowerlawexpressionYesYes換熱器幾何尺寸ExchangerGeometryNoDefault膜系數(shù)FilmconfficientsNoYes用戶子程序User-subroutineNoYesHeatx

嚴(yán)格計算變量以及使用準(zhǔn)則6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是35頁\一共有60頁\編輯于星期四變量計算方法簡捷法使用準(zhǔn)則嚴(yán)格法使用準(zhǔn)則Filmcoefficients膜系數(shù)常數(shù)ConstantUvalueNoYes相態(tài)法PhasespecificvaluesNoYes冪函數(shù)PowerlawexpressionNoYes由幾何尺寸計算CalculatefromgeometryNoDefaultHeatx

嚴(yán)格計算變量以及使用準(zhǔn)則6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是36頁\一共有60頁\編輯于星期四變量計算方法簡捷法使用準(zhǔn)則嚴(yán)格法使用準(zhǔn)則PressureDrop壓降由出口壓力計算OutletpressureDefaultYes由幾何尺寸計算CalculatefromgeometryNoDefaultHeatx

嚴(yán)格計算變量以及使用準(zhǔn)則注意：

U-methods傳熱系數(shù)、Filmconfficients膜系數(shù)的計算方法中的相態(tài)法需要分別指定冷熱兩側(cè)不同相態(tài)組合下的傳熱系數(shù)。6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是37頁\一共有60頁\編輯于星期四對于壓降，當(dāng)指定熱側(cè)和冷側(cè)的出口壓力(Outletpressure)時，若指定值>0，代表出口的絕對壓力值；指定值≤0，代表出口相對于進口的壓力降低值?，F(xiàn)在是38頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)詳細計算時需輸入換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。包括（以管殼式換熱器為例）殼程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、擋板(Baffles)和管嘴(Nozzles)等。6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是39頁\一共有60頁\編輯于星期四殼程(Shell)表單中允許用戶對以下參數(shù)進行設(shè)置：殼程類型（TEMAshelltype）管程數(shù)（No.oftubepasses）換熱器方位（Exchangerorientation）密封條數(shù)（Numberofsealingstrippairs）管程流向（Directionoftubesideflow）殼內(nèi)徑（Insideshelldiameter）殼/管束間隙（Shelltobundleclearance）串聯(lián)殼程數(shù)（NumberofshellsinSeries）并聯(lián)殼程數(shù)（NumberofshellsinParallel）Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是40頁\一共有60頁\編輯于星期四管程(Tubes)表單中允許用戶對以下參數(shù)進行設(shè)置：（1）管類型（Selecttubetype）裸管（Baretube）翅片管（Finnedtube）（2）管程布置（Tubelayout）

總管數(shù)（Totalnumber）管長（Length）排列方式（Pattern）管心距（Pitch）材料（Material）導(dǎo)熱系數(shù)（Conductivity）Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是41頁\一共有60頁\編輯于星期四

管程(Tubes)表單中允許用戶對以下參數(shù)進行設(shè)置：（3）管子尺寸（Tubesize）（實際尺寸或者公稱尺寸設(shè)定）實際尺寸（Actual）內(nèi)徑（Innerdiameter）外徑（Outerdiameter）厚度（Tubethickness）公稱尺寸（Nominal）

直徑（Diameter）BWG規(guī)格（Birminghamwiregauge）Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是42頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX

管程(Tubes)表單輸入界面：現(xiàn)在是43頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對于翅片管，還需從管翅(Tubefins)中輸入以下參數(shù)：6.3換熱器HeatX翅片高度（Finheight）翅片高度（Finheight）翅片根部平均直徑（Finrootmeandiameter）翅片間距（Finspacing）翅片數(shù)／單位長度（Numberoffins／unitlength）翅片厚度（Finthickness）可選項Optional翅化面積與管內(nèi)面積之比（Ratiooffinnedareatoinsidetubearea）翅片效率（Finefficiency）現(xiàn)在是44頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)

對于翅片管，還需從管翅(Tubefins)輸入界面：6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是45頁\一共有60頁\編輯于星期四擋板(Baffles)中有兩種擋板結(jié)構(gòu)可供選用：圓缺擋板Segmentalbaffle、

棍式擋板RodbaffleHeatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是46頁\一共有60頁\編輯于星期四所有殼程中的擋板總數(shù)（No.of

baffles，all

passes）擋板圓缺率Bafflecut(fractionofshelldiameter)管板到第一擋板間距（Tubesheetto1stbafflespacing）擋板間距（Baffletobafflespacing）最后擋板與管板間距（Lastbaffletotubesheetspacing）殼壁/擋板間隙（Shell-baffleclearance）管壁/擋板間隙（Tube-baffleclearance）Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX圓缺擋板（Segmentalbaffle）需輸入以下參數(shù)：現(xiàn)在是47頁\一共有60頁\編輯于星期四Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX圓缺擋板（Segmentalbaffle）參數(shù)輸入界面：現(xiàn)在是48頁\一共有60頁\編輯于星期四注意：

安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。

對圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對殼程流體的流動情況有重要影響。弓形缺口太大或太小都會產(chǎn)生"死區(qū)"，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。

擋板的間距對殼體的流動亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.2～1.0倍。Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是49頁\一共有60頁\編輯于星期四棍式擋板（Rodbaffle）需輸入以下參數(shù)：Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX所有殼程中的擋板總數(shù)（No.of

baffles，all

passes）圓環(huán)內(nèi)徑（Insidediameterofring）圓環(huán)外徑（Outsidediameterofring）支撐棍直徑（Supportroddiameter）每塊擋板的支撐棍總長（Totallengthofsupportrodsperbaffle）現(xiàn)在是50頁\一共有60頁\編輯于星期四棍式擋板（Rodbaffle）參數(shù)輸入界面：Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是51頁\一共有60頁\編輯于星期四管嘴（Nozzle）表單中允許用戶對以下參數(shù)設(shè)定：Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX

殼程管嘴直徑（Entershellsidenozzlediameters）進口管嘴直徑（Inetnozzlediameter）出口管嘴直徑（Outletnozzlediameter）

管程管嘴直徑（Entertubesidenozzlediameters）進口管嘴直徑（Inletnozzlediameter）出口管嘴直徑（Outletnozzlediameter）現(xiàn)在是52頁\一共有60頁\編輯于星期四管嘴（Nozzle）表單參數(shù)輸入界面：Heatx

換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)6.3換熱器HeatX現(xiàn)在是53頁\一共有60頁\編輯于星期四換熱器的結(jié)果包括：概況（summary）衡算（balance）換熱器詳情（exchangerdetails）壓降/速度（predrop/velocities）分區(qū)（zones）運算完畢后，可以在Blocks|換熱器|ThermolResult|Sum