《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程（孙兰义主编）》配套PPS课件第6章 换热器单元模拟 - 图文

第6章换热器单元模拟

作者：全本军孙兰义

换热器单元模拟

6.1 概述

6.2 6.3 换热器Heater换热器HeatX

6.1 概述

换热器定义：换热器是用来改变物流热力学状态的传热设备。

1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。

2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％～40％。

Aspen Plus 换热器单元模块说明：

模块说明功能适用对象HeaterHeatXMHeatX加热器或冷却器两股物流换热器多股物流换热器改变一股物流的热力学状态模拟两股物流换热过程模拟多股物流换热过程加热器、冷却器、仅涉及压力的泵、阀门或压缩机管壳式换热器、空冷气、板式换热器LNG换热器等6.2换热器Heater

Heater模型用于模拟单股或多股物流，使其变成某一特定状态下的单股物流；也可通过设定条件来求已知组

成物流的热力学状态。

Heater可以进行以下类型的单相或多相计算：

1.求已知物流的泡点或者露点

2.求已知物流的过热或者过冷的匹配温度

3.计算物流达到某一状态所需热负荷4.模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧

5.模拟泵、压缩机、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）

6.2换热器Heater

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典型的Heater流程连接图

热流率（可选）进料物流（任意股）出口物流热流率（可选）倾析水（可选）物料流入口至少一股物料流出口一股物料流一股水倾析物流可选的热流入口任意股热流可选的出口一股热流可选的

6.2换热器Heater

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Heater模型设定参数

闪蒸规定(Flash specifications)有效相态(ValidPhase)蒸汽Vapor-OnlyHeater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态

温度Temperature压力Pressure温度Temperature change蒸汽分率Vapor fraction过热Degrees of superheating过冷Degrees of subcooling热负荷Heatduty液体Liquid-Only固体Solid-Only汽-液Vapor-Liquid汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid液-游离水Liquid-Freewater汽-液-游离Vapor-Liquid-Freewater注意：指定压力(Pressure)，当指定值>0时，代表出口的绝对压力值；当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。

6.2换热器Heater

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Heater的常用的几种闪蒸规定组合

出口温度热负荷或者入口热流率压力（或压降）与右列之一汽化分率温度改变过冷度或过热度压力出口温度或温度改变与右列之一热负荷汽化分率6.2换热器Heater

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Heater应用实例

例6.125℃、压力0.4MPa、流率5000kg/hr的软水在锅炉中被加

热变成0.45MPa的饱和蒸汽，物性方法选用针对水（蒸汽）体系的IAPWS-95。求所需的锅炉供热量。

例6.2流率为500kg/hr、压力为0.1MPa、含乙醇60%（w）、水

40%（w）的饱和蒸汽在冷凝器中部分冷凝。冷凝器的压降为0，冷凝物流的汽/液比（mol）为1/1，物性方法选用UNIQUAC。求冷凝器热负荷。

6.2换热器HeatX

换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量

交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。

模拟下述常见结构的管-壳式换热器：

1.逆流/并流（Countercurrent / Cocurrent)2.壳程采用折流板（Segmental Baffle in Shell)

3.壳程采用棍式挡板（Rod Baffle in Shell)4.裸管/低翅片管（Bare/Low-finned Tubes)

6.2换热器HeatX

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典型的HeatX流程连接

出口冷物流倾析水（可选）入口热物流出口热物流倾析水（可选）入口冷物流

6.2换热器HeatX

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Heatx的模型设定参数

HeatX的设定要从HeatX的Specification页面进行操作，有

四组设定参数：

1、计算类型（Calculation）2、流动方式（Flow arrangement）

3、运算模式（Type）4、换热器设定（Exchanger specification）

6.2换热器HeatX

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Heatx的模型设定参数

1、Calculation栏中有五个选项：

（1）简捷计算（Short-cut）（2）详细计算

（Detailed）

（3）管壳式换热器计算（Shell&Tube）（4）空冷器计算

（AirCooled）

（5）板式换热器计算（Plate heat exchangers）

6.2换热器HeatX

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Heatx的模型设定参数

2、流动方式设定包括以下选项：

（1）热流体(Hot fluid)流动方式：

热流体走壳程(Shell) /管程(Tube)

（2）流动方向(Flow direction)：

逆流(Countercurrent)/并流(Cocurrent）/多管程流动(Multiple passes)

6.2换热器HeatX

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Heatx的模型设定参数

在换热器中，流体走管程/壳程，下列几点可作为选择的一般原则：

a) 不洁净或易结垢的液体宜在管程，方便清洗。

b) 腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。c) 压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。

d) 饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液易排出。

e) 流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。

f) 需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。

6.2换热器HeatX

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Heatx的模型设定参数

（Design）（Rating）

3、Type选择框中有三个选项：

（1）设计（2）核算

（3）模拟（Simulation）

Calculation与Type两组选项按下述方式配合使用：详细计算只能与核算或模拟选项配合。详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算实际的热面积、传热系数、对数平均温度校正因子和压降。

使用核算选项时，模块根据设定的换热要求计算需要的换热面积。

使用模拟选项时，模块根据实际的换热面积计算两股物流的出口状态。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x6qt.html