换热器模块

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换热器--- 公用工程
【例1】在下列流程中，为cool模块添加公用工程
RECYCLE REACTOR
COOL
FEED
P = 1 atm Q = 0 Btu/hr
COOL-OUT
SEP Flash2
T = 220 F P = 36 psi
苯: 40bmol/hr
REAC-OUT
Model
RStoic Model
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换热器--- HeatX
• HeatX的简捷方法（Shortcut）
采用用户规定（或缺省）总的传热系数值。
不需要换热器结构和几何尺寸数据，用户可以使用最少的 输入量来模拟一个换热器。
可以规定换热器每侧的压降，压降是恒定的。 模型根据能量平衡和物料平衡来确定出口物流状态，并用 一个常数值的传热系数来估算所需的换热面积，用户也可 提供特定的相传热系数。
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换热器--- HeatX
HeatX不能进行下列计算
不能进行设计计算（用Hetran，Aerotran）； 不能进行机械振动分析； 不能估算污垢热阻系数。
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换热器--- HeatX
HeatX中的LMTD（对数平均温差）
换热器方程通用形式为Q=UA.F.LMTD。
其中：F（Factor,校正因子）反映了流动偏离逆流流动的 程度。
泡点条件)
加入或移走任何数量的用户规定的热负荷 过热或过冷的匹配温度 需要到达某一气相分率所必需的冷热负荷。
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换热器--- Heater
Heater模块用户输入界面
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换热器--- Heater--- Heat Streams
对一Heater模块，用户可指定任意数量的入口端热流股 对净热耗计算的Heater模块，出口端可指定一个热流股
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换热器--- Heater
Heater模块可模拟：
加热器或冷却器（换热器的一侧）
Fra Baidu bibliotek
已知压降的阀
当不需要与功有关的结果时的阀和压缩机 也可以用Heater来设置或改变一个物流的热力学状态
。
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换热器--- Heater
用Heater模块可进行以下类型的单相或多相计算：
泡点或露点计算(Vapor Fraction 为1指露点条件，为0指
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换热器--- HeatX
• HeatX的严格方法(Detailed)
严格方法采用膜系数的严格热传递方程，并能合并由于壳
程和管程侧膜所带来的管壁阻力，来计算总的传热系数。
用这种这种方法时需要知道几何尺寸。 严格法需要较多的输入选项。 在Setup/Pressure Drop 页上定压力选项来选择压降计算。
生成多个加热器和多个热流来模拟多股物流换热器
。这种计算方式较单个模块模拟收敛更迅速，并且 系统会给出一份整个顺序的模块报告。
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换热器--- Hetran(壳管式换热器)
• Hetran是一个通往B-JACHetran程序的接口，用于 设计和模拟各种类型结构的管壳式换热器。 • 使用时把模块放在流程中连接入口和出口物流，直 接输入包含换热器的B-JAC输入文件的名字即可进 行模拟。用户可通过Hetran独立的程序界面输入与 换热器结构和几何尺寸的有关的信息，换热器的规 定将作为一个输入文件被保存，而不必再通过用户 界面进行输入。目前Hetran模块不能处理带有固体 子物流的物流。
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换热器
换热器又可分为：
Heater（加热器或冷却器） HeatX&MHeatX（两股&多股物流的换热器） Hetran（管壳式换热器）
Aerotran(空冷换热器)
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换热器—模型库中的图标
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换热器
模型 Heater 说明 目的 用法 换热器, 冷却器, 阀门. 当与功 有关的结果不需要时的泵和压 缩机. 两股物流换热器. 当知道管壳 换热器尺寸时可以进行核算. 多股热流和冷流换热器. 两股 物流换热器. LNG 换热器. 具有多种结构的管壳式换热 器. 具有多种结构的空冷器. 用于 模拟节煤器和加热炉的对流 段.
--Net heat load（净热耗）是指进口热流股总和减去实际（计算的）热 负荷
当热流股作为模块的一个进料流股时，用户只需作一个热力学
规定（温度或压力），Heater会自动将进口热流股的和作为热 负荷规定。
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换热器--- HeatX
HeatX可进行Shortcut、 Detailed核算和模拟计算，还可进行严格
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换热器--- HeatX
HeatX中换热器中geometry结构信息输入
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换热器--- HeatX
HeatX中换热器中geometry结构信息输入
除壳体尺寸，还要输入
Geometry Tube（管子的几何尺寸）
Geometry Baffles(挡板的几何尺寸） Geometry Nozzles（接管的几何尺寸）
换热器--- HeatX与Heater的对比
当换热器两端流股都重要时选用HeatX 当换热器有一端流股不重要时（如公用工程流股）选用Heater 采用两个Heater代替HeatX（通过Heat Stream、Calculator or Design S
pec实现热量的耦合），可以避免由于使用HeatX模块而增加的流程复 杂程度
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换热器--- MHeatX(多股物流换热器)
MHeatX（多股物流的换热器）可以用于模拟一个
有多股热流和冷流之间传热的换热器，也能模拟两
股物流的换热器。但MHeatX只保证总的能量平衡而
不考虑换热器的几何尺寸。
可以完成一个详细的、严格的内部区域分析，确定
换热器中所有物流的内部夹点以及加热和冷却曲线 ，还可以计算换热器的总UA值并模拟换热器的加入
严格法另外提供了三种方法，Exchanger geome-try, Film coefficien ts（用膜系数来计算) 和User subroutine 。
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换热器--- HeatX
HeatX中传热系数
在Setup U Methods页设定计算方法。
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换热器--- HeatX
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换热器--- HeatX
HeatX中LMTD（对数平均温差）
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换热器--- HeatX
HeatX中传热系数
在setup/U Methods页设定计算方法。
简捷法和严格法中都提供以下三种方法：
--constant value（常数）
--Phase-specific values(指定冷、热相态，每个区域一个常数) --PowerLaw expression（传热系数的幂指数表达式）
ous）设计计算；
（rigor
当换热器几何尺寸未知或不重要时，可采用Shortcut核算模式（只进行简单
的热衡算和质量衡算）；
对detailed和 rigorous热传递和压降计算，必须指定换热器几何尺寸； HeatX可直接进入Aspen严格换热器模拟软件：
--Aspen Shell & Tube Exchanger --Aspen Air Cooled Exchanger --Aspen Plate Exchanger --Hetran（管壳式换热器） --Aerotran（空冷换热器）
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换热器--- HeatX
HeatX中压降
简捷法中换热器的压降是恒定的；
严格法中，用户在Setup Pressure Drop 页上定压力
选项来选择压降计算。
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换热器--- HeatX
HeatX中换热器中geometry结构信息输入
在geometry shell页面中应该输入换热器壳体的相关参数，包括：
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加热器或冷却器 确定热和相态条件
HeatX MHeatX Hetran Aerotran
两物流换热器 多物流换热器 BJAC Hetran 程序界面
两股物流的换热器 任何数量物流的换 热器 管壳式换热器的设 计和模拟
BJAC Aerotran 空冷器的设计和模 程序界面 拟
换热器--- Heater
HeatX严格法用膜系数计算传热系数的规定
在Setup Film Coefficients页上Caluculation Method
中选择计算方法。
系统提供的膜系数计算方法有： constant value（常
数）, Phase-specific values（指明物流相态，固定膜
系数）, PowerLaw expression（膜系数的幂指数表达 式），Calculate from geometry等方法。
热量或热损失。
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换热器--- MHeatX(多股物流换热器)
MHeatX（多股物流的换热器）中用户在至少保留
一股物流不作规定的情况下，可对任一侧物流作出 口规定。不同物流可有不同类型的规定，系统的默 认所有未作规定的物流均有相同的出口温度，该温
度由总的能量平衡决定 。
MHeatX不是用单个计算模型来模拟，而是由系统
用户在Setup Specifications页上用LMTD Correction Fact
or区域选择。
简捷法LMTD校正因子是恒定的； 严格法可以选择Constant( F是常数）、Geometry(采用换 热器规定和物流性质计算）和User subroutine(用户提供 一个子程序来计算）
换热器
• Aspen中的单元操作模型
• • • • • • • • • • 混合器/分流器（Mixers/Splitters） 分离器(Separators) 换热器(Heat Exchangers) 塔(Columns) 反应器(Reactors) 压力变换器(Pressure Changers) 操作器(Manipulators) 固体(Solids) 用户模型(Users) 概念设计(Conceptual Design)
MHeatX也可模拟两流股换热器，但不需规定换热器几何尺寸
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换热器--- Utilities 公用工程
AspenPlus中，公用工程为可选项，可用于计算： 独立单元操作的能量消耗
能量成本计算
过程中采用不同种类公用工程时的消耗量（如：高 压蒸汽、中压蒸汽或低压蒸汽） 对任意指定或计算得到热负荷或功负荷的模块，都可设 定公用工程
Heater Model
PRODUCT
Q = 0 Btu/hr T = 130 F Pdrop = 0 psi 丙烯: 40bmol/hr Pdrop = 0.1 psi C6H6 + C3H6 = C9H12 苯 丙烯 异丙基苯 丙烯转化率为90%
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换热器--- MHeatX(多股物流换热器)
MHeatX（多股物流的换热器）可以用于模拟一个有多股热流和
冷流之间传热的换热器；
可以完成一个详细的、严格的内部区域分析，确定换热器中所有
物流的内部夹点以及加热和冷却曲线，还可以计算换热器的总UA 值并模拟换热器的加入热量或热损失；
MHeatX使用多个Heater模块和Heat Streams实现流程收敛；
TEAM Shell Type(TEAM型换热器壳体类型）
No of Tube Passes（管程数） Exchanger Orientation（换热器方向）
Number of Sealing Strip Pairs（密封圈数）
Inside Shell Diameter（壳体直径） Shell to Bundle Clearance（壳体到管束的最大直径的环形面积 ）。
与换热器相关的结构和几何参数在“EDR Browser”下独立输入
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换热器--- HeatX
HeatX模块可以模拟各种壳管式换热器类型
对大多数类型的双物流换热器进行简捷（Shortcut）或严格
的（Detailed）核算计算
二者的区别是总的传热系数的计算方法 规定：/Setup Specification /Calculation Type
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换热器--- Aerotran(空冷换热器)
Aerotran(空冷换热器)可以用来模拟各种类型结构的 空冷换热器，也可用来做节能器和明火加热炉的对 流段模型。与Hetran类似，Aerotran是采用的B-JAC Aerotran程序界面。该模块也不能处理带有固体的 子物流的物流。
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