AspenPlus换热器模拟
Aspen plus 热过程单元的仿真设计(一)
1. 2. 3. 4.
加热器 Heater 换热器 HeatX 多物流换热器 MHeatX 热通量换热器 HXFlux
传热单元模型的分类 (2)
Heater 加热器模型
Heater 模型用于模拟以下单元， 模型用于模拟以下单元， 改变单股物流的温度、压力和相态： 改变单股物流的温度、压力和相态： 1. 加热器 2. 冷却器 3. 阀门（仅改变压力，不涉及阻力） 阀门（仅改变压力，不涉及阻力） 4.缩机（仅改变压力，不涉及功率） 压缩机（仅改变压力，不涉及功率）
HeatX— HeatX—流动方式
流动方式设定包括： 流动方式设定包括： 1、热流体(Hot fluid)流动空间： 热流体( fluid)流动空间： 壳程 (Shell) /管程 (Tube) 2、流动方向(Flow direction)： 流动方向( direction) 逆流 (Countercurrent) (Co并流 (Co-current) 多管程流动 (Multiple passes)
HeatX— HeatX—计算类型（2）
HeatX—简捷计算 HeatX—简捷计算
简捷计算只能与设计或模拟选项配合 简捷计算只能与设计或模拟选项配合。 只能与设计 选项配合。 简捷计算不考虑换热器几何结构对传热和压 简捷计算不考虑换热器几何结构对传热和压 降的影响，人为给定传热系数和压降的数值 和压降的数值。 降的影响，人为给定传热系数和压降的数值。 使用设计选项时，需设定热( 设计选项时 使用设计选项时，需设定热(冷)物流的 出口状态或换热负荷， 出口状态或换热负荷，模块计算达到指定换 热要求所需的换热面积。 热要求所需的换热面积。 模拟选项时 使用模拟选项时，需设定换热面积， 使用模拟选项时，需设定换热面积，模 块计算两股物流的出口状态。 块计算两股物流的出口状态。
化工模拟软件aspen plus第6章 换热器单元模拟
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 换热器Heater6.3 换热器HeatX6.1 概述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％。
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。
Aspen Plus 换热器单元模块说明：模块说明功能适用对象Heater加热器或冷却器改变一股物流的热力学状态加热器、冷却器、仅涉及压力的泵、阀门或压缩机HeatX两股物流换热器模拟两股物流换热过程管壳式换热器、空冷气、板式换热器MHeatX 多股物流换热器模拟多股物流换热过程LNG 换热器等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）进料物流（任意股）出口物流热流率（可选）热流率（可选）倾析水（可选）物料流热流入口至少一股物料流入口任意股热流可选的出口一股物料流出口一股热流可选的一股水倾析物流可选的 典型的Heater 流程连接图Heater模型设定参数闪蒸规定(Flash specifications)有效相态(ValidPhase)温度Temperature蒸汽Vapor-Only压力Pressure液体Liquid-Only温度Temperature change固体Solid-Only蒸汽分率Vapor fraction汽-液Vapor-Liquid过热Degrees of superheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid过冷Degrees of subcooling液-游离水Liquid-Freewater热负荷Heatduty汽-液-游离Vapor-Liquid-Freewater Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态注意：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。
Aspen Plus 换热器模拟
Aspen Plus 换热器模拟1.概述在Aspen plus 中换热器主要有以下几种：概述换热器模块Heater 加热器/冷却器确定出口物流的热和相态条件HeatX 双物流换热器在两个物流之间换热MHeatX 多物流换热器在多股物流之间换热Hetran 管壳式换热器与BJAC 管壳式换热器的接口程序Aerotran 空冷换热器与BJAC 空气冷却换热器的接口程序在本次模拟中选取Heatx换热器，HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。
简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。
Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。
严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。
严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。
Detailed模型不能进行设计计算。
可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。
首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积，然后依据Shortcut的计算结果用Detailed 进行核算。
在使用 HeatX 模型前，首先要弄清下面这些问题：（1）HeatX能够模拟的管壳换热器类型逆流和并流换热器；弓形隔板TEMA E, F, G, H, J和X壳换热器；圆形隔板TEMA E和F壳换热器；裸管和翅片管换热器。
（2）HeatX能够进行的计算全区域分析；传热和压降计算；显热、气泡状气化、凝结膜系数计算；内置的或用户定义的关联式。
—（3）HeatX不能进行进行的计算机械震动分析计算；估算污垢系数。
（3）HeatX需要的输入规定，必须提供下述规定之一换热器面积或几何尺寸；换热器热负荷；热流或冷流的出口温度；在换热器两端之一处的接近温度；热流或冷流的过热度/过冷度；热流或冷流的气相分率（气相分率为 0 表饱和液相）；热流或冷流的温度变化。
aspen换热器的模拟计算..
第 21 页
第 22 页
演示4：采用2t 100C热水，将5t常温常压下苯（44%wt）、
甲苯混合液加热。
1）已知壳径500、管长6m，100（25*2）根管子，2管程，求 冷热出口温度。（55，72）
– 热侧走壳程
– 热虹吸再沸器、汽化率取12%，循环量6503/.12=54.191t/h – 进行设计（sizing）
例4-1.exe
第 35 页
再沸器设计（2）
第 36 页
再沸器设计（3）
第 37 页
再沸器设计（4）
核算：
– 直径500，174根，25×2000mm；1管程；26m2
例4-2.exe
规定冷流的加热或冷却曲线表和浏览结果表
替换这个模块的物性、模拟选项、诊断消息水平和报告选项的全局值。
浏览结果、质量和能量平衡、压降、速度和区域分析汇总。 浏览详细的壳程和管程的结果以及关于翅片管、折流挡板和管嘴的信息。
Detailed Results
Dynamic
规定动力学模拟的参数。
第 4 页
的物料进出接口，需从 Nozzle表单中输入以下参数： 输入壳程管嘴直径 Enter shell side nozzle diameters 进口管嘴直径 Inet nozzle diameter 出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter 输入管程管嘴直径 Enter tube side nozzle diameters 进口管嘴直径 Inlet nozzle diameter 出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter
Aspen_plus_热过程单元的仿真设计(一)(5讲)
HeatX—计算类型（2）
HeatX—简捷计算
简捷计算只能与设计或模拟选项配合。 简捷计算不考虑换热器几何结构对传热和压 降的影响，人为给定传热系数和压降的数值。 使用设计选项时，需设定热(冷)物流的 出口状态或换热负荷，模块计算达到指定换 热要求所需的换热面积。 使用模拟选项时，需设定换热面积，模 块计算两股物流的出口状态。
Heater — 应用示例 (4)
流量为 100 kg/hr、压力为 0.2 MPa、温度为20 ℃的丙酮通 过一电加热器。当加热功率分别 为 2 kW、5 kW、10 kW 和 20 kW 时，求出口物流的状态。
Heater — 物性计算
利用Heater模块可以很方便地计算混 合物在给定热力学状态下的各种物性数据， 如泡点、露点、饱和蒸汽压、密度、粘度、 热容、导热系数等等：只需将给定组成的 物流导入Heater模块，根据给定的热力学 状态设定Heater的模型参数，并在总Setup 的Report Options中设定相应的输出参数选 项即可。
Heater 加热器模型（2）
Heater —— 连接
Heater 模型的连接图如下：
Heater — 模型参数
Heater模型有两组模型设定参数：
从 中 任 选 两 项
1、闪蒸规定 ( Flash specifications) （1）温度 Temperature （2） 压力 Pressure （3）温度改变 Temperature change （4）蒸汽分率 Vapor fraction （5）过热度 Degrees of superheating （6）过冷度 Degrees of subcooling （7）热负荷 Heat duty
CAPD基础 第五讲
aspen换热器的模拟计算 ppt课件
设计结果：
– 两个换热器串联，3m2＋3m2＝6m2
– 直径159mm ，16×3000－－19mm管；4管程
– 设计余量14%。
核算（rating)
– 根据设计数据核算标准换热器是否能用
例2-3(1).exe
直径219mm，33×3000－－19mm； 1管程；面积2×5.7m2
直径325mm，68×2000－－19mm； 4管程；面积2×7.7m2
实际尺寸 Actual 内径 Inner diameter 外径 Outer diameter 厚度 Tube thickness
三选二
公称尺寸 Nominal 直径 Diameter BWG规格
Birmingham wire gauge
第 14 页
列管排列模式
第 15 页
管翅结构
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)表单中输入以 下参数：
c、结果有时不对，须仔细验证
练习2：演示3中，已知K=300、S=8，求冷热出口温度
第 22 页
1.5详细计算(detailed) 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换热面积、 传热系数、对数平均温度校正因子和压降。
使用核算(rating)选项时，模块根据设定的换热要求 计算需要的换热面积。
解：
– 污垢热阻：两侧均取0.0002
– 热侧走壳程
– 进行设计（sizing）
例3-1.exe
第 31 页
冷凝器设计（2）
第 32 页
冷凝器设计（3）
第 33 页
冷凝器设计（4）
核算：
– 直径325，56根，25×4500mm；2管程；19.3m2 – 直径325，57根，25×4500mm；1管程；19.7m2
Aspen Plus 换热器模拟
Aspen Plus 换热器模拟1.概述在Aspen plus 中换热器主要有以下几种：概述换热器模块Heater 加热器/冷却器确定出口物流的热和相态条件HeatX 双物流换热器在两个物流之间换热MHeatX 多物流换热器在多股物流之间换热Hetran 管壳式换热器与BJAC 管壳式换热器的接口程序Aerotran 空冷换热器与BJAC 空气冷却换热器的接口程序在本次模拟中选取Heatx换热器，HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。
简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。
Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。
严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。
严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。
Detailed模型不能进行设计计算。
可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。
首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积，然后依据Shortcut的计算结果用Detailed 进行核算。
在使用 HeatX 模型前，首先要弄清下面这些问题：（1）HeatX能够模拟的管壳换热器类型逆流和并流换热器；弓形隔板TEMA E, F, G, H, J和X壳换热器；圆形隔板TEMA E和F壳换热器；裸管和翅片管换热器。
（2）HeatX能够进行的计算全区域分析；传热和压降计算；显热、气泡状气化、凝结膜系数计算；内置的或用户定义的关联式。
（3）HeatX不能进行进行的计算机械震动分析计算；估算污垢系数。
（3）HeatX需要的输入规定，必须提供下述规定之一换热器面积或几何尺寸；换热器热负荷；热流或冷流的出口温度；在换热器两端之一处的接近温度；热流或冷流的过热度/过冷度；热流或冷流的气相分率（气相分率为 0 表饱和液相）；热流或冷流的温度变化。
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第6章换热器单元模拟
Film confficients 膜系数
No
Yes
No
Yes
由几何尺寸计算 Calculate from geometry
（10）冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction)
（11）传热面积 (Heat transfer area) （12）热负荷 (Exchanger duty)
（13）几何条件 (Geometry)（详细计算时采用）
6.2 换热器HeatX
Heatx的模型设定参数
Heater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
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
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
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
aspen换热器的模拟计算 参赛课件
管嘴
管嘴即换热器的物料进出接口，需从 Nozzle表单中输入以下参数： 输入壳程管嘴直径 Enter shell side nozzle diameters 进口管嘴直径 Inet nozzle diameter 出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter 输入管程管嘴直径 Enter tube side nozzle diameters 进口管嘴直径 Inlet nozzle diameter 出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter
Results Detailed Results
浏览结果、质量和能量平衡、压降、速度和区域分析汇总。 浏览详细的壳程和管程的结果以及关于翅片管、折流挡板和管嘴的信息。
Dynamic
规定动力学模拟的参数。
2）计算类型
1.3换热器结构参数说明
壳程类型 TEMA shell type
管程数
演示1：将5t常温常压下苯（44%wt）、甲苯混合液加热到泡点，求热负 荷，泡点温度
演示2：采用2t 100C热水，将5t常温常压下苯（44%wt）、甲苯混合液加 热，热水出口温度50C，求热负荷，加热温度
练习1：将5t常温常压下苯（44%wt）、甲苯混合液加热到露点, 采用3bar 蒸汽，需要多少kg蒸汽？
Geometry User Subroutines
规定壳程和管程的结构，并指明任何翅片管、折流挡板或管嘴。
规定用户定义的Fortran子程序的参数来计算整个的传热系数、LMTD校正因子、管 壁液体滞留量或管壁压降。
Hot-Hcurves Cold-Hcurves Block Options
规定热流的加热或冷却曲线表和浏览结果表 规定冷流的加热或冷却曲线表和浏览结果表 替换这个模块的物性、模拟选项、诊断消息水平和报告选项的全局值。
《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
6.2 换热器HeatX
Heatx的模型设定参数
注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物流出口温差的表 示方法是不同的。
6.2 换热器HeatX
Heatx的模型设定参数
（7） 冷物流出口（相对于冷物流入口）温升 (Cold stream outlet temperature increase) （8） 冷物流出口温差 (Cold stream outlet temperature approach) （9） 冷物流出口过热度 (Cold stream outlet degrees superheat) （10）冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction) （11）传热面积 (Heat transfer area) （12）热负荷 (Exchanger duty) （13）几何条件 (Geometry)（详细计算时采用）
变量
计算方法
简捷法使用准则 严格法使用准则
常数 Constant U value
No
相态法
Phase specific
No
Film
values
confficients
膜系数
幂函数
Power law
No
expression
由几何尺寸计算
Calculate from
No
geometry
Yes Yes Yes Default
6.2 换热器HeatX
Heatx 严格计算变量以及使用准则
变量
Pressure Drop 压降
计算方法
由出口压力计算 Outlet pressure
由几何尺寸计算 Calculate from geometry
第5讲 ASPEN PLUS 换热器的模拟
TEMA壳体类型
壳体尺寸
Geometry Shell页也包含了两个重要的壳 体尺寸：
壳体内径 壳体到管束的最大直径的环形面积
Outer Tube Limit 管束外层的最大直径 Shell Diameter 壳体直径 Shell to Bundle Clearance 壳层到管束的环形面积
折流挡板的几何尺寸
HeatX—计算类型
2、详细计算(detailed) 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 算实际的换热面积、传热系数、对数平均温度校 正因子和压降。 使用核算(rating)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(simulation)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。
Film Coefficient （膜系数）
Pressure Drop （压降）
计算对数平均温差校正因子
换热器的标准方程是： Q = U × A× LMTD 这里LMTD是对数平均温差，此方程用于纯逆流 流动的换热器。 通用方程是： Q = U × A× F × LMTD 这里F是校正因子，考虑了偏离逆流流动的程度 在Setup Specifications页上用LMTD Correction Factor区域输入LMTD校正因子。
ASPEN PLUS 与化工过程模拟
第5讲 ASPEN PLUS 换热器的模拟
5.1 ASPEN PLUS的换热器模型
模型 Heater 说明 加热器或冷却器 目的 确定出口物流的热和 相态条件 在两个物流之间换热 用于 加热器、冷却器、冷凝 器等 两股物流的换热器。当 知道几何尺寸时，核算 管壳式换热器 多股热流和冷流换热 器，两股物流的换热 器，LNG换热器 管壳式换热器，包括釜 式再沸器 错流式换热器包括空气 冷却器
aspen换热器的模拟计算
态或换热负荷，模块计算达到指定换热要求所需的换热 面积。
使用模拟(simulation)选项时，需设定换热面积，模 块计算两股物流的出口状态。
第 18 页 第十八页，编辑于星期五：十点 三十二分。
第 19 页 第十九页，编辑于星期五：十点 三十二分。
练习1：将5t常温常压下苯（44%wt）、甲苯混合液加热到露点, 采用3bar蒸汽 ，需要多少kg蒸汽？
（不一定什么都需要Aspen来干）
第 3 页 第三页，编辑于星期五：十点 三十二分。
1.2.2物流换热器（HeatX）
特点：实现流程中两物流换热，需知道结构，不建议用在过程模拟中
1）输入规定
从挡板(Baffles)表单中进行选择并输 入有关参数。
第 15 页 第十五页，编辑于星期五：十点 三十二分。
圆缺挡板
圆缺挡板需输入以下参数： 所有壳程中的挡板总数 No. of baffles, all passes 挡板切割分率 Baffle cut (fraction of shell diameter) 管板到第一挡板的间距 Tubesheet to 1st baffle spacing 挡板间距 Baffle to baffle spacing 壳壁/挡板间隙 Shell-baffle clearance 管壁/挡板间隙 Tube-baffle clearance
Birmingham wire gauge
第 12 页 第十二页，编辑于星期五：十点 三十二分。
列管排列模式
第 13 页 第十三页，编辑于星期五：十点 三十二分。
管翅结构
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)表单中输入以下 参数：
aspen换热器的模拟计算
– 共2.5×8＋1＝21块， – 进料位置2.5×5＝13块
第 24 页
设计规定求流量、进口温度 热集成 演示二、用循环水冷却，28℃~38℃，求循环水流量。
– F=Q/(38-28)/1=7000kg/h
设计结果：
– 两个换热器串联，3m2＋3m2＝6m2
– 直径159mm ，16×3000－－19mm管；4管程
– 设计余量14%。
核算（rating)
– 根据设计数据核算标准换热器是否能用
例2-3(1).exe
直径219mm，33×3000－－19mm； 1管程；面积2×5.7m2
直径325mm，68×2000－－19mm； 4管程；面积2×7.7m2
第 25 页
演示三、精馏塔进料25℃，塔底出料不用循环水冷，采 用它来预热进料，问能预热到多少℃？
– 学习热量流的应用 – 学习热量回收的基本方法 – 预热温度63℃，接近泡点
例1-3.exe
第 26 页
无相变换热器设计（1）
演示四、对上例中精馏塔预热器进行设计，求面积、结构
– 学习液液换热器的设计方法 – 学习BJAC基本使用方法
第 17 页
1.4简捷计算(shortcut) 简捷计算只能与设计或模拟选项配合。简捷计算不
考虑换热器的几何结构对传热和压降的影响，人为给 定传热系数和压降的数值。
使用设计(design)选项时，需设定热(冷)物流的出 口状态或换热负荷，模块计算达到指定换热要求所需 的换热面积。
使用模拟(simulation)选项时，需设定换热面积， 模块计算两股物流的出口状态。
aspen换热器的模拟计算课件
• 解：
• 污垢热阻：两侧均取0.0002
• 热侧走壳程
• 进行设计（sizing）
例3-1.exe
PPT学习交流
29
冷凝器设计（2）
PPT学习交流
30
冷凝器设计（3）
PPT学习交流
31
冷凝器设计（4）
• 核算：
• 直径325，56根，25×4500mm；2管程；19.3m2 • 直径325，57根，25×4500mm；1管程；19.7m2
PPT学习交流
16
管嘴
管嘴即换热器的物料进出接口，需从 Nozzle表单中输入以下参数： 输入壳程管嘴直径 Enter shell side nozzle diameters 进口管嘴直径 Inet nozzle diameter 出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter 输入管程管嘴直径 Enter tube side nozzle diameters 进口管嘴直径 Inlet nozzle diameter 出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter
PPT学习交流
12
列管排列模式
PPT学习交流
13
管翅结构
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)表单中输入以 下参数：
翅片高度 Fin height 翅片高度 / 翅片根部平均直径 Fin height /Fin root mean diameter 翅片间距 Fin spacing: 每单位长度的翅片数 / 翅片厚度 Number of fins per unit length /Fin thickness
2）核算热物流出口温度50C，需要多少面积？（150）
注意：a、冷热物料进口对应
AspenPlus应用基础 - 传热过程
HeatX——几何结构（壳程1）
21
HeatX ——几何结构（壳程2）
22
HeatX ——几何结构（挡板1）
Segmental Baffle
23
HeatX ——几何结构（挡板2）
Rod Baffle
24
HeatX ——几何结构（管程1）
25
HeatX ——几何结构（管程2）
26
15
HeatX—— 换热器设定（3）
11） 传热面积 (Heat transfer area)
12）热负荷 (Exchanger duty)
13）几何条件 (Geometry)
16
HeatX—— 简捷计算 (1)
压降 ( Pressure Drop )
分别指定热侧和冷侧的出口压力 ( Outlet pressure )
5）热物流出口蒸汽分率 (Hot stream outlet vapor fraction)
14
HeatX—— 换热器设定（2）
6）冷物流出口温度 t2 (Cold stream outlet temperature)
7）冷物流出口温升 t2 – t1 (Cold stream outlet temperature increase)
8）冷物流出口温差 T2 – t2 或 T1 – t2 (Cold stream outlet temperature approach)
9）冷物流出口过热度 t2 – tdew (Cold stream outlet degrees superheat)
10）冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction)
11
HeatX —— 模型参数（4）
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Aspen Plus 换热器模拟
1.概述
在Aspen plus 中换热器主要有以下几种：
概述换热器模块
Heater 加热器/冷却器确定出口物流的热和相态条件
HeatX 双物流换热器在两个物流之间换热
MHeatX 多物流换热器在多股物流之间换热
Hetran 管壳式换热器与BJAC 管壳式换热器的接口程序
Aerotran 空冷换热器与BJAC 空气冷却换热器的接口程
序
在本次模拟中选取Heatx换热器，HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。
简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。
Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。
严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。
严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。
Detailed模型不能进行设计计算。
可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。
首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积，然后依据Shortcut的计算结果用Detailed 进行核算。
在使用HeatX 模型前，首先要弄清下面这些问题：
（1）HeatX能够模拟的管壳换热器类型
逆流和并流换热器；
弓形隔板TEMA E, F, G, H, J和X壳换热器；
圆形隔板TEMA E和F壳换热器；
裸管和翅片管换热器。
（2）HeatX能够进行的计算
全区域分析；
传热和压降计算；
显热、气泡状气化、凝结膜系数计算；
内置的或用户定义的关联式。
（3）HeatX不能进行进行的计算
机械震动分析计算；
估算污垢系数。
（3）HeatX需要的输入规定，必须提供下述规定之一换热器面积或几何尺寸；
换热器热负荷；
热流或冷流的出口温度；
在换热器两端之一处的接近温度；
热流或冷流的过热度/过冷度；
热流或冷流的气相分率（气相分率为0 表饱和液相）；
热流或冷流的温度变化。
2.HeatX简捷计算，设计条件为：
烃物流
入口温度：200℃、入口压力：0.4 MPa；
流量：10000kg/hr；
组成：苯50%，苯乙烯20%，水10%。
冷却水
入口温度：20℃、入口压力：1.0 MPa；
流量：60000 kg/hr。
烃出口气化分率为0（饱和液相）；
两物流无压降。
2.1 定义流程
2.2 模拟设置
（1）全局设置
单位设置：选用米制单位（MET）。
全局设置包括运行类型、输入模式、流率基准、环境压力、有效相和使用游离水的计算。
其中有效相：烃物流的有效相是Vapor-Ligwid-Liquid（两个液相：水-烃类）。
（2）定义用户与工程信息
用户与工程信息是必须填写的，否则模拟不能运行，信息内容不受限制。
2.3定义组分
查看二元交互参数
2.4定义物性计算方法和模型
对于烃物流，用NRTL-RK物性方法，其他设置由系统默认确定。
2.5定义物流定义水入口条件
定义烃入口条件
2.6 HeatX模块定义
（1）Block Setup 设置
Block Setup Specification 定义
Calculation 选择计算方法
Shortcut 简捷计算
Detailed 详细计算
Hetran-Rigorous
Type 模拟类型
Rating 核算
Design 设计计算
Simulation 模拟
Flow arrangement 流程安排Shortcut不可选
Hot fluid 热流体
Flow direction 流动方向
多管程Multiplle-passes
逆流Countcurrent
并流Co- current
Exchanger specification 计算规定
Specification 规定选择项
Exchanger area 传热面积
Minimum temperature approach 接近温度
这里选择Design模型，规定Hot stream outlet vapor fraction（热物流出口气化分率）为0，即出口烃为饱和液相。
则模拟程序将给出传热面积、热负荷及其它出口参数。
（2）Block Setup LMTD 设置，定义对数平均温差较正因子
Block Setup LMTD
LMTD calculation option LMTD 计算方法
Constant LMTD 校正因子是常数
Geometry 用换热器规定和物流性质计算LMTD
校正因子
User subroutine 提供一个用户子程序来计算LMTD校
正因子
这里选择Constant，LMTD 校正因子是一个常数。
（3）Block Setup U Methods设置，定义总传热系数方法
Block Setup U Methods
Selected calculation method 选择计算方法
Constant value 传热系数常数值
Phase-specific values 指明热流和冷流的相态Power law expression 传热系数看成物流流率的函数……其它
这里选择Phase-specific values，定义换热器每个传热区域传热系数，取默认值。
至此设置与输入参数完成，接下来可以进行模拟运算。
3.运行结果
（1）出口物流参数计算结果
（2）热计算结果
Aspen Plus 换热器模拟
姓名：刘顺
学号：541104030126
班级：11-01
专业：过程装备与控制过程。