AspenPlus应用基础传热单元（浙江大学精品）.ppt

Aspen Plus 初级课程,Models for Heat Transfer 传热单元模型,传热单元模型的分类,Heater HeatX MHeatX HXFlux,传热单元归属换热器类(Heat Exchangers)， 共7种模型，AspenPlus内部用的有4种,Heater 加热器模型,Heater 模型用于模拟以下单元， 改变单股物流的温度、压力和相态,加热器 冷却器 阀门（仅改变压力，不涉及阻力） 泵（仅改变压力，不涉及功率） 压缩机（仅改变压力，不涉及功率,Heater 连接,Heater 模型的连接图如下,1、闪蒸指标 ( Flash specifications) （1）温度（2） 压力 （3）温度增量（4）蒸汽分率 （5）过热度（5）过冷度 （7） 热负荷 从中任选 2 项,2、有效相态 ( Valid Phase ) （1）蒸汽（2）液体 （3） 固体（4）汽液 （5） 汽液液（6）液游离水 （7） 汽液游离水,Heater 模型参数,Heater模型有两组模型设定参数,20、 0.41 MPa、4000 kg/hr 流量的软水在锅炉中加热成为的饱和水蒸气进入生蒸汽总管。

求所需的锅炉供热量,Heater 应用示例 (1,1000 kg/hr （0.4 MPa ）的饱和水蒸汽用蒸汽过热器加热到过热度 100 （0.39 MPa），求过热蒸汽温度和所需供热量,Heater 应用示例 (2,流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa、含乙醇70 %w、水30 %w的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（摩尔）=1/3求冷凝器热负荷,Heater 应用示例 (3,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 应用示例 (4,求压力为 0.2 MPa，含甲醇30 %w 、乙醇20 %w、正丙醇20 %w、水30 %w的混合物的泡点和露点,Heater 应用示例 (5,HeatX 换热器模型,逆流/并流（Countercurrent / Cocurrent) 折流板壳程（Segmental Baffle Shell) 棍式挡板壳程（Rod Baffle Shell) 裸管/低翅片管（Bare/Low-finned Tubes,HeatX 模型用于模拟下述结构的管壳式换热器,HeatX 连接,HeatX 模型的连接图如下,计算类型 Calculation type 流动方向 Flow direction 对数平均温差校正 LMTD correction 换热器设定 Exchanger specification,HeatX模型参数,HeatX 模型有四组设定参数,有两个选项： 1、简捷计算 Short-cut 不考虑换热器的几何结构对传热和压降的影响。

2、详细计算 Detailed 根据换热器的几何结构和流场情况进行传热和压降计算首先确定 热侧管程/壳程；冷侧管程/壳程,HeatX计算类型,1、逆流 Countercurrent,HeatX 流动方向,2、并流 Cocurrent,有三个选项： 1、常数 Constant 由用户指定校正系数，可查手册 2、几何结构 Geometry 由软件根据换热器结构和流动情况计算 3、用户子程序 User-subr,HeatX LMTD校正,热物流出口温度 (Hot stream outlet temperature) 热物流出口温降 (Hot stream outlet temperature decrease) 热物流出口温差 (Hot stream outlet temperature approach) 热物流出口过冷度 (Hot stream outlet degrees subcooling) 热物流出口蒸汽分率 (Hot stream outlet vapor fraction,HeatX 换热器设定 (1,共 有 13 个 选 项,冷物流出口温度 (Cold stream outlet temperature) 冷物流出口温升 (Cold stream outlet temperature increase) 冷物流出口温差 (Cold stream outlet temperature approach) 冷物流出口过热度 (Cold stream outlet degrees superheat) 冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction,HeatX 换热器设定 (2,传热面积 (Heat transfer area) 热负荷 (Exchanger duty) 几何条件 (Geometry,HeatX 换热器设定(3,HeatX 热物流出口温差,HeatX 冷物流出口温差,压降 ( Pressure Drop ) 分别指定热侧和冷侧的出口压力 ( Outlet pressure ) 指定值 0，代表出口的绝对压力值 指定值 0，代表出口相对于进口的压力降低值,HeatX 简捷计算,总传热系数方法 ( U methods ) 常数 (Constant) 相态法 (Phase specific values) 幂函数 (Power law expression) U=Uref(Flow/Flowref)exponent,压降 ( Pressure Drop ) 分别指定热侧和冷侧的出口压力 ( Outlet pressure ) 根据几何结构计算 ( Calculated from geometry,总传热系数方法 ( U methods ) 常数 ( Constant ) 相态法 ( Phase specific values ) 幂函数 ( Power law expression ) 几何结构 ( Exchanger Geometry ) 传热膜系数 ( Film coefficients,HeatX 详细计算,HeatX几何结构（壳程1,HeatX几何结构（壳程2,HeatX几何结构（挡板1,Segmental Baffle,HeatX几何结构（挡板2,Rod Baffle,HeatX几何结构（管程1,HeatX几何结构（管程2,用1200 kg/hr饱和水蒸汽 (0.3 MPa)加热2000 kg/hr 甲醇 (20 、0.3 MPa)。

离开换热器的蒸汽冷凝水压力为0.28 MPa、过冷度为2 换热器传热系数根据相态选择求甲醇出口温度、相态、需要的换热面积,HeatX 应用示例 (1,对上例选用下述换热器进行详细核算： 外壳直径：325 mm ， 公称面积：10 m2， 管长：3 m ，管径： 192 mm ，管数：76 ，排列方式：正三角，管程数：2 ，壳程数：1， 折流板间距：150 mm ， 折流板缺口高度：79 mm,HeatX 应用示例 (2。