换热器模拟实例教程

Aspen plus 换热器模拟

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换热器，冷却器，阀门，与功有关的结果

不需要时的泵和压缩机HeatX

双物流换热器

在两个物流之间换热两股物流的换热器当知道几何尺寸时核

算管壳式换热器

MHeatX

多物流换热器

在多股物流之间换热多股热流和冷流换热器两股物流的换热

器LNG换热器

Hetran

管壳式换热器

与BJAC 管壳式换热器的接口程序管壳式换热器包括釜式再沸器

Aerotran

空冷换热器

与BJAC 空气冷却换热器的接口程序错流式换热器包括空气冷却器

HeatX 换热器

1. 概述

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）Hesttx 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

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 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V apor-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。

2.2 定义流程

2.3 定义组份

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 SHeterX 模块定义我们重点介绍换热器单元操作模

块定义是的内容。

2.6.1 Block Setup 设置

（1）Block Setup Specification 页

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 页

定义对数平均温差较正因子。

这里选择Constant，LMTD 校正因子是一个常数。

（3）Setup U Methods 页

定义总传热系数计算方法。

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。

2.7 运行结果查询

（1）出口物流参数计算结果

（2）热计算结果

3 HeatX 严格计算

仍采用前面简捷模拟的例子，进行严格计算。严格模拟需要结构尺寸数据。设计条件

烃物流

温度：200℃、压力：0.4 MPa；

流量：10000kg/hr；

组成：苯50%，苯乙烯20%，乙苯20%，水10%。

冷却水

温度：20℃、压力：1.0 MPa；流量：

60000 kg/hr。壳程烃出口气化分率为0

（饱和液相）。换热器结构尺寸

壳程直径：lm；

管程数：1；

换热管：根数300，长3m，管心距31mm，内径21 mm，外径25 mm；

所有管嘴：100 mm；

折流板：5 个，缺口15%。

3.1 定义流程

3.2 定义组份同

前，略。

3.3 定义物性计算方法

同前，略。

3.4 定义物流同

前，略。