aspen换热器的模拟计算..

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。
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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
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再沸器设计（2）
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再沸器设计（3）
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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。
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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
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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。
挡板结构 有两种挡板结构可供选用： 1、圆缺挡板 Segmental baffle 2、棍式挡板 Rod baffle 从挡板 (Baffles) 表单中进行选择并 输入有关参数。
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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
– 学习液液换热器的设计方法
– 学习BJAC基本使用方法

解：
– 已知热侧：2800kg/h，111－>50℃，组成甲苯98% – 冷侧：5000kg/h，25℃进，组成：苯44%
– 污垢热阻：两侧均取0.0003
– 热侧走管程 – 进行设计（sizing） – 数据导出
例2-1(1).exe
例2-1(2).exe

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
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冷凝器设计（2）
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冷凝器设计（3）
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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
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
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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


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 b、有相变时很难收敛，改变Options中的闪蒸类型 c、结果有时不对，须仔细验证

练习3：演示4中，冷热污垢系数取0.0002，求冷热出口温度
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二、换热器核算与设计（BJAC）

例1：已知填料塔的填料总高度8m，进料以上5m，填料为 塔顶采出98%wt苯，塔底采出98%wt甲苯。进料由常温预热至泡 点进料，产品甲苯需冷却至50C。

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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
作用 规定简捷或详细的计算、流动方向、换热器压降、传热系数计算方法和膜系数。 规定热侧和冷侧不同的闪蒸收敛参数和有效相态，HeatX收敛参数和模块规定报告选 项。 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。
壳/管束间隙 Shell to bundle clearance
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壳体类型
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壳体尺寸

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
例2-2.exe
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无相变换热器设计（2）

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
ASPEN PLUS 与化 工过程模拟
第6讲 换热器的模拟计算
一、换热器模块

1.1模块类型
模型 Heater HeatX
说明 加热器或冷却器
目的
用于
确定出口物流的热和 相态条件
在两个物流之间换热
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 第 2 页
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管子的几何尺寸

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计算管侧膜系数和压降需要管束的几何尺寸。 对裸管换热器或低翅片管换热器
管子总数 Total number 管子长度 Length 管子直径 Diameter 管子的排列 Pattern 管子的材质 Material
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管程参数
管程参数还有管尺寸 (Tube size) ， 可用两种方式输入：
例3-2.exe
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冷凝器设计（5）
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冷凝器设计（6）
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再沸器设计（1）

演示六、对上例中精馏塔再沸器进行设计，求面积、结构
– 塔底气量（模拟结果）：6503kg/h
– 温度111℃，组成近似纯甲苯 – 加热蒸汽：4bar蒸汽（低压）

解：
– 污垢热阻：两侧均取0.0002
窗口名称 Setup Options Geometry User Subroutines Hot-Hcurves Cold-Hcurves Block Options Results
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。 规定热流的加热或冷却曲线表和浏览结果表

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？ （不一定什么都需要Aspen来干）
Mellapak250Y，分离含苯44 ％ wt甲苯混和物。进料量5000kg/h，


演示一：求各个换热器的热负荷
分析：确定理论板数，查手册：2.5块/m,
– 共2.5×8＋1＝21块， – 进料位置2.5×5＝13块
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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。
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
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列管排列模式
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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：
2）计算类型
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1.3换热器结构参数说明


壳程类型
管程数
TEMA shell type