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。

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