HTRI設(shè)計(jì)實(shí)例-最實(shí)用的初學(xué)者入門教材

1、HTRI設(shè)計(jì)實(shí)例-最實(shí)用的初學(xué)者入門教材目錄第1章前言錯(cuò)誤！未定義書簽。課題研究背景及意義錯(cuò)誤!未定義書簽換熱器簡(jiǎn)介錯(cuò)誤！未定義書簽換熱器分類錯(cuò)誤！未定義書簽管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)錯(cuò)誤！未定義書簽第2章冷凝器設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。冷凝器選型錯(cuò)誤!未定義書簽飽和蒸汽冷凝錯(cuò)誤!未定義書簽含不凝氣的冷凝冷卻過(guò)程錯(cuò)誤!未定義書簽管殼式冷凝器類型的選擇錯(cuò)誤!未定義書簽換熱器合理壓降的選擇錯(cuò)誤!未定義書簽工藝條件經(jīng)驗(yàn)溫度的選擇錯(cuò)誤!未定義書簽管長(zhǎng)錯(cuò)誤!未定義書簽管徑與管壁錯(cuò)誤!未定義書簽折流板圓缺高度錯(cuò)誤!未定義書簽折流板間距錯(cuò)誤!未定義書簽密封條錯(cuò)誤!未定義書簽HTRI設(shè)計(jì)判據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽管殼

2、側(cè)流速(velocity)錯(cuò)誤!未定義書簽設(shè)計(jì)余量(overdesign)錯(cuò)誤!未定義書簽熱阻(thermalresistanee)錯(cuò)誤!未定義書簽流型(flowfraction)錯(cuò).誤!未定義書簽Windowanderossflow錯(cuò).誤!未定義書簽常見(jiàn)warningmessage及解決方法錯(cuò)誤!未定義書簽HTRI設(shè)計(jì)實(shí)例(計(jì)算)錯(cuò)誤!未定義書簽飽和蒸汽的冷凝錯(cuò)誤!未定義書簽含有不凝氣的氣體冷凝錯(cuò)誤!未定義書簽油氣冷凝冷卻錯(cuò)誤!未定義書簽第3章結(jié)論錯(cuò)誤!未定義書簽。飽和蒸汽冷凝冷凝器數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽飽和蒸汽冷凝器工藝數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽含不凝氣的蒸汽冷凝冷凝器數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽含不凝氣

3、的蒸汽冷凝器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽含不凝氣的蒸汽冷凝器工藝數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽油氣冷凝冷卻冷凝器數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽油氣冷凝冷卻冷凝器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽油氣冷凝冷卻冷凝器工藝數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!未定義書簽致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。第1章前言課題研究背景及意義我國(guó)的能源現(xiàn)狀存在著兩個(gè)突出的問(wèn)題。第一，能源結(jié)構(gòu)不合理。相比國(guó)外而言，我國(guó)能源效率利用率低，單位產(chǎn)品能耗高于世界同級(jí)水平。第二，由于我國(guó)人口眾多，雖然國(guó)內(nèi)能源儲(chǔ)量較大，但人均水平處于世界人均水平較低地位。因此,設(shè)計(jì)出一種能夠大幅節(jié)能的設(shè)備具有重大的戰(zhàn)略意義1-4。換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，其性能對(duì)能量

4、利用效率、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)型起著重要的作用，有時(shí)甚至起決定作用。在石油、化工、能源等高能消耗工廠中，換熱器數(shù)量占工廠總設(shè)備數(shù)目的40%左右，設(shè)備投資占全部投資的30%40%左右，海水淡化工藝裝置基本全有換熱器組成5。近年來(lái)，利用換熱器對(duì)高低溫?zé)崮芑厥諑?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。管殼式換熱器由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、操作彈性大、技術(shù)成熟、適用面廣、使用材料范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是最為常用的熱交換設(shè)備之一。近年來(lái)，一些新型強(qiáng)化換熱器的出現(xiàn)促進(jìn)了管殼式換熱器的發(fā)展。隨著換熱器設(shè)計(jì)方法和傳熱技術(shù)的發(fā)展，管殼式換熱器有了較大的改進(jìn)和發(fā)展。在換熱器結(jié)構(gòu)上，折流擋板由單弓形發(fā)展到雙弓形、圓環(huán)形、螺旋形等來(lái)強(qiáng)化殼側(cè)流體

5、的流動(dòng)以增強(qiáng)傳熱。管程數(shù)有單程變化為雙程、四程甚至六程等，從而增加了管程流速，減少結(jié)垢。6在設(shè)計(jì)方法上，國(guó)際上有1962年成立的美國(guó)換熱研究公司HTRI和1968年英國(guó)成立的傳熱與流體流動(dòng)服務(wù)公司（HTFS現(xiàn)為ASPENEDR,其軟件能較為快捷準(zhǔn)確的模擬出換熱器的換熱效果。國(guó)內(nèi)的中國(guó)寰球工程公司和洛陽(yáng)石油化工總公司等制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了我國(guó)換熱技術(shù)的發(fā)展，對(duì)換熱器的研究和設(shè)計(jì)作出了巨大的貢獻(xiàn)7。對(duì)設(shè)計(jì)的換熱器通常有一些基本的要求：首先需要滿足石油、化工等生產(chǎn)工藝的換熱要求，保證所設(shè)計(jì)的設(shè)備能在指定的情況下完成換熱任務(wù)，正常工作；其次還需要保證換熱器能夠長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行而不發(fā)生故障

6、；再次，設(shè)計(jì)的換熱器應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備占用體積小、便于維修等特點(diǎn)。最后，換熱器的熱量泄露少，阻力小，比較經(jīng)濟(jì)等。HTRI軟件作為國(guó)際上最為常用的換熱器計(jì)算軟件之一，在國(guó)內(nèi)也有很大的應(yīng)用市場(chǎng)。然而，在HTRI相關(guān)教程上十分稀少。為了幫助學(xué)習(xí)者能夠更快的了解相關(guān)計(jì)算，特編寫此論文。換熱器簡(jiǎn)介換熱器分類換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見(jiàn)，在工業(yè)中得到大量的使用，特別在耗能用量十分大的石油、化工等領(lǐng)域。隨著人類文明的進(jìn)步，節(jié)能技術(shù)發(fā)展，所涉及的換熱器越來(lái)越多。對(duì)處在不同介質(zhì)、工況、溫度、壓力下的換熱器，結(jié)構(gòu)和形式有著很大的不同。其具體分類如下8-13：1. 按傳熱原理分類直接接觸式換熱器兩種介質(zhì)接觸，直接

7、傳遞能量，實(shí)現(xiàn)傳熱。傳熱量直接受接觸面積影響。常用為氣體與液體的傳熱。此類換熱器主要以塔設(shè)備為主體，很難區(qū)分與塔器的關(guān)系，常歸為塔式設(shè)備。a) 蓄能式換熱器用量極少。熱介質(zhì)先加熱熱容較大的物質(zhì)，待所加熱物質(zhì)到達(dá)一定的溫度后，冷介質(zhì)以熱固體為換熱媒介得以升溫，從而達(dá)到換熱的目的。b) 管板式換熱器此類換熱器占總量的99%以上。熱物流通過(guò)某種導(dǎo)熱系數(shù)較大的介質(zhì)將能量傳遞到冷物流的換熱器。此類換熱器通常成為管殼式、板式、板翅式或板殼式換熱器。2. 按傳熱種類分類a) 無(wú)相變傳熱分為加熱器和冷卻器。b) 有相變傳熱一般分為再沸器和冷凝器。再沸器又包括釜式再沸器、虹吸式再沸器、廢熱鍋爐等。3. 管殼式換

8、熱器分類a) 固定管板式換熱器固定管板式換熱器兩端管板通過(guò)焊接的形式固定在殼體上。換熱管則采用脹接、焊接等方法與管板聯(lián)結(jié)。對(duì)于此類換熱器，殼側(cè)一般不清掃。故一般對(duì)含有污垢或者腐蝕性介質(zhì)安排走管程側(cè)。此類換熱器是最為常用的類型，最為經(jīng)濟(jì)。因此在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)首選固定管板式換熱器。b) 浮頭式換熱器當(dāng)殼程側(cè)與管程側(cè)有較大的溫差或較高的壓力時(shí)，常采用此類換熱器。同時(shí)，由于管束可以抽出殼體之外，便于機(jī)械清掃。因此，浮頭式換熱器也適用于管、殼程介質(zhì)污垢系數(shù)較大，即管殼程都需要進(jìn)行機(jī)械清理的場(chǎng)合。c) U型管式換熱器管束膨脹可以通過(guò)U型管的彎曲部分變形來(lái)吸收，不受殼體的約束。還可以進(jìn)行機(jī)械清洗，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單

9、。因而造價(jià)比浮頭式換熱器低。但是管程清洗較為困難，一般工藝設(shè)計(jì)讓清潔流體走管程。d) 填料函式換熱器e) 釜式再沸器管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)換熱器作為節(jié)能設(shè)備之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的作用。換熱器的結(jié)構(gòu)決定了換熱器的性能。設(shè)計(jì)者合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮換熱器的某種性能。不同的換熱環(huán)境有著不同的換熱結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)者想要設(shè)計(jì)一個(gè)高效、節(jié)能的換熱器就必須了解換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。管殼式換熱器雖然種類繁多，但通常可以將其拆分為前封頭、殼體、后封頭。不同結(jié)構(gòu)的部件用不同的英文字母表示。故換熱器可以用三個(gè)字母來(lái)表示。例如BES等等。相對(duì)GB151-1999TEMA標(biāo)準(zhǔn)相比而言，少了I、Q0殼體。TEMA分

10、類及代號(hào)如圖1-1所示：1-1主要部件及代號(hào)1?浮頭式換熱器表1-1換熱器的主要部件（與圖1-2到圖1-5對(duì)應(yīng)）序號(hào)名稱序號(hào)名稱序號(hào)名稱11人蓋21吊耳41封頭管箱（部件）2平蓋管箱（部件）22放氣口42分程隔板3接管法蘭23凸型封頭43耳式支座（部件）4管箱法蘭24浮頭法蘭44膨脹節(jié)（部件）5固定管板25浮頭墊片45中間擋板6殼體法蘭26球冠形封頭46U形換熱管7防沖版27浮動(dòng)管板47內(nèi)導(dǎo)流筒8儀表借接口28浮頭蓋（部件）48縱向隔板9補(bǔ)強(qiáng)圈29夕卜頭蓋（部件）49填料10殼體（部件）30排液口50填料函11折流板31鉤圈51填料壓蓋12旁路擋板32接管52浮動(dòng)管板裙13拉桿33活動(dòng)鞍座（部

11、件）53部分剪切環(huán)14定距管34換熱管54活套法蘭15支持板35擋管55偏心錐克16雙頭螺柱或螺栓36管束（部件）56堰板1737固定鞍座（部件）57液面計(jì)接口18外頭蓋墊片38滑道58套劃、19外頭蓋側(cè)法蘭39管箱墊片59圓筒20外頭蓋法蘭40管箱圓筒（部件）60管箱側(cè)墊片圖1-2AES、BES浮頭式換熱器由伸縮緩解，從根本上避浮頭式換熱器最大的特點(diǎn)是管束可抽由，對(duì)由于溫差造成的應(yīng)力能夠通過(guò)自免了溫差應(yīng)力的產(chǎn)生。具優(yōu)點(diǎn)是：1）管束抽由方便，便于清洗管、殼程2 ) 適 用于殼體與管子金屬溫差超過(guò)30C時(shí)或者冷熱流體的極限溫差超過(guò)110C的條件，不會(huì)造成因膨脹造成的泄露。3)殼側(cè)能夠進(jìn)行機(jī)械清理

12、，能用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合。但也存在一定的缺點(diǎn)：1) 小浮頭容易發(fā)生泄露。2) 結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)相對(duì)較高。2.U型管式換熱器圖1-3BIUU形管式換熱器U形管式換熱器最大的特點(diǎn)是采用U形管式換熱器，管子兩端固定在同一管板上，因管束可以自由伸縮，故對(duì)熱膨脹的適應(yīng)能力較強(qiáng)，多用于高溫高壓和管殼壁之間傳熱溫差較大的工況。其優(yōu)點(diǎn)是：1) 管束可抽出進(jìn)行機(jī)械清洗。2) 殼體與管束不受溫差的限制。3) 管束可抽出進(jìn)行機(jī)械清洗。缺點(diǎn)是：1) 最外排管子U形彎曲段因?yàn)闊o(wú)支撐，可能因跨度大而造成流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)問(wèn)題。2) 不可更換單根管子。3) 填料函式換熱器圖1-4AFP填料函式換熱器圖1-5AJW填料函式分流

13、式換熱器填料函式換熱器最大的特點(diǎn)是管束可抽出，殼體與管束間可自由滑動(dòng)，從而吸收因溫差而引起的熱膨脹。其優(yōu)點(diǎn)是：1) 可用于高溫差的工藝流體換熱。2) 管束可抽出，能進(jìn)行機(jī)械清洗，能適用于結(jié)垢比較嚴(yán)重和管束腐蝕嚴(yán)重的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是：密封處易泄漏，不適于有毒、易揮發(fā)及貴重介質(zhì)的場(chǎng)合第2章冷凝器設(shè)計(jì)冷凝器選型因?yàn)楸菊轮饕榻B管殼式冷凝器，所以選型問(wèn)題也僅限于管殼式冷凝器。10對(duì)冷凝器的選型，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，針對(duì)膜式冷凝的特點(diǎn)，結(jié)合正確的工藝計(jì)算，選擇出適當(dāng)?shù)睦淠?。?duì)飽和氣體冷凝和含不凝氣的氣體分別加以說(shuō)明。飽和蒸汽冷凝壓降、清掃等方面分配比較合理，故一般情況下選擇臥式殼程冷凝器。1. 當(dāng)冷凝

14、工藝流體量和冷凝器的型號(hào)相同時(shí)，臥式冷凝器的傳熱系數(shù)比立式冷凝器的傳熱系數(shù)的（L/D）倍。2. 殼程冷凝時(shí)，飽和蒸汽的壓力降比管程的小。3. 當(dāng)用水做冷凝介質(zhì)時(shí)，冷卻水走管內(nèi)有利于清洗產(chǎn)生的水垢，并且容易保證較高的流速，從而產(chǎn)生較大的傳熱系數(shù)。對(duì)于飽和蒸汽冷凝，在特殊的情況下才不優(yōu)先考慮臥式殼程冷凝。1. 當(dāng)被冷凝的介質(zhì)壓力較高或嚴(yán)重腐蝕管材時(shí)，在管程冷凝比較合適，這樣殼體可使用普通鋼材，能夠減少設(shè)備投資。一般是指立式管程冷凝。2. 對(duì)冷凝傳熱系數(shù)較高的物料（水蒸汽、氨氣等），可以選擇立式冷凝器。雖然冷凝膜傳熱系數(shù)比但如果冷卻水沿管子內(nèi)壁成膜狀流下，由于這樣水的膜傳熱系數(shù)比水充滿時(shí)的膜傳熱系數(shù)

15、大，從而提高了總膜傳熱系數(shù)。常用的立式氨冷器就是典型的例子。含不凝氣的冷凝冷卻過(guò)程1. 低壓通常采用臥式殼程冷凝器。如果采用立式殼程冷凝器，在死角累計(jì)的不凝氣不易排出。同時(shí)冷凝液沿管壁流到折流版后，又在折流板的邊緣落到下層折板上。這樣凝液就不能很好的與管子接觸，也就得不到充分的冷卻。2. 中壓近年來(lái)趨向采用立式管程冷凝，因?yàn)椋?） 凝液呈降膜形狀向下流動(dòng)，對(duì)凝液的過(guò)冷有利。2） 中壓狀況氣速較高，使凝液的液膜厚度薄，從而氣膜的熱阻低。氣速高時(shí)不凝氣也不易在冷凝器里積聚。3) 在立式塔頂冷凝器中，氣體與凝液始終充分接觸，所以傳熱系數(shù)比臥式高。4) 壓力降較低。對(duì)立式冷凝器，當(dāng)冷凝介質(zhì)走殼程時(shí)，通

16、過(guò)改變折流板間距能夠獲得較高的膜傳熱系數(shù)。如果立式冷凝器的管殼程分配能夠保證完全逆流(單管程、單殼程)，凝液過(guò)冷效果就更好，可凝氣的損失也越少。3.高壓近來(lái)多采用臥式冷凝器，在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮采取合適的流速以免液體與氣體分層。安裝注意事項(xiàng)1. 臥式冷凝器為了便于凝液的排出，安裝時(shí)保持大約1%的坡度(角度小，對(duì)傳熱的影響忽略不計(jì))。同時(shí)折流擋板的切口保持與豎直，以利于排除凝液和不凝氣。2. 立式冷凝器為保證較大的傳熱系數(shù)，避免因氣節(jié)式的兩相流動(dòng)引起的操作不穩(wěn)定，管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)需自上而下。冷凝器設(shè)計(jì)依據(jù)管殼式冷凝器類型的選擇1. 封頭前封頭的類型對(duì)換熱器影響因素壓降和熱傳遞沒(méi)有影響，但后封頭的型式會(huì)

17、對(duì)壓降和傳熱產(chǎn)生影響。1) 一般前封頭選擇“B”。2)對(duì)水冷卻器，當(dāng)管側(cè)需要定期清洗時(shí)且管側(cè)設(shè)計(jì)壓力小于10bar(g)時(shí)前封頭選擇“A”型。3) “M'型后封頭一般為固定管板式換熱器的選擇，“S”型后封頭為浮頭式換熱器選擇4)對(duì)高壓下操作的換熱器，前封頭一般選擇"D'型。2. 殼體1) “E型較為經(jīng)濟(jì)，是選擇殼體時(shí)的首選類型。2) “F”型當(dāng)換熱器內(nèi)存在溫度交叉或者需要多個(gè)換熱器串并聯(lián)時(shí)，可選擇此類型殼體。管程數(shù)必須為偶數(shù)。J213) “J”型當(dāng)“E”型殼體壓降不能滿足要求時(shí)選擇此類型殼體。分為和J12兩種類型。即兩個(gè)進(jìn)口一個(gè)由口和兩個(gè)由口一個(gè)進(jìn)口。換熱器合理壓降的

18、選擇較高的壓降會(huì)有較大的流速，能導(dǎo)致較少的設(shè)備投資，但運(yùn)行費(fèi)用增高。小壓降與此相反。所以，要在設(shè)備投資與運(yùn)行投資之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。下表列由常用換熱器的壓降值以供參考。表2-1管殼式換熱器的合理壓降操作情況操作壓力合理的壓力降減壓操作P=0100Kpa（絕）P/10低壓操作P=070Kpa（表）P/2P=701000Kpa（表）35Kpa中壓操作（包括用泵）P=10003000Kpa（表）35180Kpa較圖壓操作P=30008000Kpa（表）70250Kpa工藝條件經(jīng)驗(yàn)溫度的選擇1 .為避免結(jié)垢，冷卻水的由口溫度一般低于60C。低溫端溫差在5c之外，高溫端溫差應(yīng)大于20To對(duì)工藝流體的換熱，

19、低溫端溫差一般高于20Co2 .采用多管程、單殼程，以水為冷卻劑時(shí)，為防止產(chǎn)生溫度交叉，冷卻水的由口溫度一般低于工藝物流的由口溫度。管長(zhǎng)長(zhǎng)的碳鋼管，長(zhǎng)的銅合金管通常在國(guó)內(nèi)不能夠生產(chǎn)。6m長(zhǎng)的管子比較普遍。在相同傳熱面積時(shí)，長(zhǎng)管較好。原因如下：1 .減少管程數(shù)，2 .減少壓力，3 .每平方傳熱面的價(jià)格低。由于國(guó)內(nèi)不能夠生產(chǎn)太長(zhǎng)的管子，國(guó)內(nèi)一般選用46m 的管子。在冷凝器中 選用長(zhǎng)管子會(huì)增大設(shè)備從而增加設(shè)備的占地面積。設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，首先選用勺管徑，這樣更方便清洗。放置平臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)面積進(jìn)而增加費(fèi)用。對(duì)浮頭式冷凝器會(huì)增加管子的抽由空間，管徑與管壁管徑越小換熱器越緊湊，造價(jià)也就越低。但小管徑會(huì)導(dǎo)致大壓降

20、。因此，在19mmt徑來(lái)保證滿足允許壓降。當(dāng)設(shè)計(jì)易結(jié)垢的流體換熱時(shí)，可選用25mm表2-2常用國(guó)內(nèi)換熱管的規(guī)格材料鋼管標(biāo)準(zhǔn)外徑mmx厚度mm碳鋼GB8163-8719x2碳鋼GB8163-8725x2碳鋼GB8163-8725x不銹鋼GB2270-8019x2不銹鋼GB2270-8025x2折流板圓缺高度單弓形圓缺型折流板的建議開(kāi)口高度為直徑的1045%雙弓形折流板的建議開(kāi)口高度為直徑的1525%折流板間距折流板間距影響到殼程流體的流速和流動(dòng)狀態(tài)，從而對(duì)傳熱速率產(chǎn)生一定的影響。最小的折流板間距為殼體直徑的1/5且不小于50mm建議的最大折流板間距為殼體直徑的1/2。密圭寸條也稱旁路擋板，主要防

21、止bundle-shell的泄露流。一般成對(duì)設(shè)置。建議按照下面的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。DN小于500mm寸，設(shè)置一對(duì)；DN在5001000mm寸，設(shè)置兩對(duì)；DN大于1000mm時(shí),設(shè)置三對(duì)較為適宜。對(duì)固定管板式和U型管式換熱器因?yàn)殚g隙不大，不必使用密封條。對(duì)有相變14的設(shè)備，由于密圭寸條會(huì)影響氣液相的分離，不建議使用密圭寸條HTRI設(shè)計(jì)判據(jù)HTRI共三個(gè)計(jì)算模塊。分別包括核算、模擬、設(shè)計(jì)。其中，設(shè)計(jì)（design）模式需要較少的工藝條件，軟件根據(jù)提供的條件進(jìn)行計(jì)算，初步得到其他缺少的幾何結(jié)構(gòu)，熱傳遞系數(shù)和壓力降等。校核（rating）模式輸入工藝條件和相關(guān)的幾何參數(shù)，計(jì)算熱負(fù)荷并通過(guò)不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得

22、到最優(yōu)化的合理結(jié)果。設(shè)計(jì)模式和校核模式是最常用的計(jì)算模式，對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員，可以直接進(jìn)行校核計(jì)算。模擬計(jì)算是驗(yàn)證換熱器熱負(fù)荷是否滿足要求。HTRI程序可以設(shè)計(jì)殼體類型、殼體直徑、管長(zhǎng)、管間距、折流板間距、折流板類型、管徑、管心距。15-16管殼側(cè)流速（velocity）為防止結(jié)垢等不正常現(xiàn)象，管殼側(cè)需要保證有一定的流速范圍。常用流速如F表所示:表2-3管殼式換熱器中常用的流速范圍類別管材最低流速最高流速適宜流速（m/s）凝結(jié)水鋼管(m/s)(m/s)河水（干凈的）鋼管循環(huán)水（處理鋼管的）海水含銅銀的管海水鋁銅管設(shè)計(jì)余量(overdesign)對(duì)單相系統(tǒng)設(shè)計(jì)余量為 05%兩相系統(tǒng)5103左右

23、。對(duì)于管殼式換熱器2030%也是允許的，為了適應(yīng)以后工藝條件變化熱阻(thermal resista nee)流體的種類一般流體易結(jié)垢流體氣體管程>30流速m/s殼程>15表2-4水的流速表（管內(nèi)）般污垢熱阻所占比例不宜超過(guò)50%流型(flowfraction)在HTRI設(shè)計(jì)結(jié)果report中，報(bào)告右下角給出了5種流體所占分率。為保證換熱器又較好的傳熱效率，建議B>,Ev,A最好小于，但不得大于。C一般小于，F(xiàn)接近0。若B流太小，E流太大，可增加折流板間距進(jìn)行調(diào)整。對(duì)C流，增加密封帶(sealingstrips)或調(diào)節(jié)折流板數(shù)(crosspasses)值。若F值過(guò)大，可調(diào)整管

24、子的排列方式解決。2-1不同流型分布流路 A: tube-to-baffle flow,leakage flow路；流路 B: main cross flow 錯(cuò)流流路；流路 C: bundle-to-shell flow,bypass flow路；流路 E: baffle-to-shell flow,leakage flow路；-折流板管孔和管子之間的泄漏流管束外圍和殼內(nèi)壁之間的旁流流-折流板與殼內(nèi)壁之間的泄漏流流路F:TubefieldPassPartition,BypassStream管程分程隔板處的中間穿流流路。Windowandcrossflow對(duì)單弓形折流板，crossflow與w

25、indow中較大值與較小值的比值在之間，最好接近1；對(duì)NTIWbaffle，window/crossflow在23之間。不滿足要求可以調(diào)節(jié)bafflecut，但最大值不超過(guò)45%，最好在1735%。常見(jiàn)warningmessage及解決方法1. Thephysicalpropertiesofthehot(cold)fluidhavebeenextrapolatedbeyondthevalidtemperaturerange.checkcaculatedvalues.熱(冷)流體物性插值得到的溫度超過(guò)了可用的溫度范圍，檢查計(jì)算值?？梢栽龃笏O(shè)的溫度范圍或者改物性包HTRI為VMGThermo如果

26、工藝設(shè)計(jì)已定，也可忽略此問(wèn)題。因?yàn)槲镄酝扑惚緛?lái)就是插值法得來(lái)，軟件只是提醒一下超出溫度范圍，對(duì)結(jié)果影響不大。2. Aninternaltemperaturecrossexistsintheexchanger.theprogramhandlesthereverseheatflowproperlyinthecalculations,butyoumaywanttoconsiderchangingtheterminalprocessconditionstoavoidtheinternaltemperaturecross.換熱器內(nèi)存在溫度交叉，軟件在計(jì)算中適當(dāng)?shù)母淖兞肆黧w的狀況。但是你也許會(huì)考慮改變工藝

27、條件來(lái)避免這樣的問(wèn)題。當(dāng)管程數(shù)為1時(shí)不會(huì)存在溫度交叉問(wèn)題，但是對(duì)于多管程換熱器出現(xiàn)此類問(wèn)題時(shí)說(shuō)明流體工藝流體不合適，試著增加傳熱溫差或者更改流量等條件。不可忽略。3. Thedesignlogichasmodifiedtheuserspecifiedvalueforbafflespacing(etc.)軟件設(shè)計(jì)修改了用戶指定的折流擋板間距等數(shù)據(jù)。在校核過(guò)程中根據(jù)REPOR里的內(nèi)容進(jìn)行修正即可解決。不可忽略。4. TheB-streamflowfractionisverythedesign.B流所占分率太小，檢查設(shè)計(jì)內(nèi)容。此時(shí)說(shuō)明其他泄露流太大，可增大折流板間距增加B流；添加密封帶減少C流以增加

28、B流；調(diào)整管子的排列方式減少F流。5. Theinletbafflespacingislessthantherecommendedminimumtheconditionmayleadtoproblemswhentheexchangerisbuilt.進(jìn)口處折流板間距比建議的最小折流板間距小，重新檢查設(shè)計(jì)，這種情況在換熱器的建造時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。試著增大折流板間距。不可忽略。6. Shellexitvelocityexceedscriticalvelocity,indicatingaprobabilityoffluidelasticinstabilityandflow-inducedvibrat

29、iondamage.Ifpresent,fluidelasticinstabilitycanleadtolargeamplitudevibrationandtubedamage.殼側(cè)出口流速超過(guò)了臨界速度，暗示著流動(dòng)不穩(wěn)定和流體振動(dòng)造成損害的可能性。如果這種現(xiàn)象存在的話，可能會(huì)導(dǎo)致巨大的管振幅和管振動(dòng)。試著改變殼體類型為J12或者增大殼體出口管徑。不可忽略。7. Theinletunsupportedspanlength（inletbafflespacing+centralbafflespacing）exceedstheTEMAmaximumunsupportedspanlength.進(jìn)口處無(wú)

30、支撐板間距長(zhǎng)度（進(jìn)口處折流板間距加上中心折流板間距）超過(guò)了TEMA最大的無(wú)支撐板間距長(zhǎng)度。試著減少折流板間距。一般來(lái)說(shuō)換熱器的折流板間距都是等距的。不可忽略。8. Thevaporspecificheatofthehotfluidiscalculalatedintheareaofthecriticallinearinterpolationofthevaporspecificheatandthesensibleheatdutymaybeinaccurateinthisthevaporspecificheatand/ortheheatreleasecurveforthiscase.熱流體的氣相比熱

31、在臨界溫度點(diǎn)計(jì)算。在這個(gè)范圍利用線性插值法得到的氣相比熱和熱負(fù)荷可能不準(zhǔn)確。在這種情況下指定氣相潛熱或熱流體曲線數(shù)據(jù)。可忽略。9. Adifferentialflashisrecommendedfortwo-tubepassintubecondensationunlessaU-tubebundleisusedbecauseofpotentialphaseseparationintheheader.在兩管程管內(nèi)冷凝過(guò)程建議使用微分法計(jì)算。除非使用U型管。因?yàn)樵诜忸^處可能存在潛在的氣相分離。在hot/coldfluidproperties>flashtype中更改計(jì)算類型即可。不可忽略。HT

32、RI設(shè)計(jì)實(shí)例（計(jì)算）飽和蒸汽的冷凝設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)一冷凝器，用以冷凝來(lái)自氣提塔的氨蒸氣，并選定冷凝器的操作壓力。露點(diǎn)下氨的流量為h,冷卻水的入口溫度為C。確定設(shè)計(jì)方案為避免因溫差過(guò)小引起的水量過(guò)大，這里選擇冷卻水升溫5c10。同時(shí)為保證氨的由口溫度比冷卻水的由口溫度高5°C,查氨的莫利爾圖得，氨在時(shí)的凝點(diǎn)是°Q所以選擇氨的操作壓力是。因冷熱兩股流體的溫差較小，冷卻水、氨的污垢系數(shù)接近為0,這里選擇固定管板式換熱器較為經(jīng)濟(jì)。對(duì)飽和純組分蒸汽冷凝，選擇立式殼程冷凝器能達(dá)到更好的換熱效果，因此選擇立式，熱流體走殼程，冷流體走管程。軟件計(jì)算步驟（本文以為例）1 .打開(kāi)HTR,

33、在File菜單下選擇“NewShellandTubeExchanger”界面。這個(gè)界面由三部分組成，樹(shù)形欄，可以點(diǎn)擊選擇要輸入的項(xiàng)；輸入面板，可以在相應(yīng)的框里輸入具體的數(shù)據(jù)，最下面一欄可以在Input、Report、Gragh等界面間切換。如圖2-2所示。2 .設(shè)定Case單位制，選擇SI。換熱器幾何參數(shù)設(shè)定Casemode中Casemode共三個(gè)選項(xiàng)Rating:校核計(jì)算模式，具備了足夠的換熱器尺寸與工藝物流條件之后，災(zāi)此種模式下計(jì)算換熱器的壓力降和熱負(fù)荷，得到Report,校核所設(shè)計(jì)的換熱器是否符合標(biāo)準(zhǔn)Simulation:模擬計(jì)算模式，此種模式考察換熱器能否滿足規(guī)定的熱負(fù)荷。Design

34、:設(shè)計(jì)計(jì)算模式，當(dāng)初始條件較少時(shí)，選用此種模式可以得到換熱器的初步結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果。通常是先通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，得到換熱器的初始尺寸，然后進(jìn)行校核計(jì)算，經(jīng)過(guò)多次校核，得到最終的設(shè)計(jì)結(jié)果圖2-2數(shù)據(jù)輸入總界面Exchangerconfiguration對(duì)于冷凝器，選擇默認(rèn)的genericshellandtubeProcessconditionsweight fraction冷熱流體流量，溫度，壓力等根據(jù)題目所給輸入。壓降一般由甲方指定，但是當(dāng)不指定時(shí)，可選用著經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，見(jiàn)節(jié)。需要指明的是對(duì)于vapor，1代表全氣體，0代表全液體。污垢熱阻在資料書中查詢10,14。ShellgeometryTEMAtype

35、：對(duì)于此次設(shè)計(jì)的氨冷凝器，首先選擇BEM類型進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。ID:在設(shè)計(jì)計(jì)算模式中不用輸入，待計(jì)算后得到初步的設(shè)計(jì)結(jié)果。由校核計(jì)算輸入,Hotfluid:熱流體走殼程還是管程。選擇shellside，殼程。BafflegeometryType:折流板類型，折流板具有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。下面列出常用的折流板圖2-3單弓形折流板圖2-4窗口側(cè)無(wú)排管折流板(singlebaffle)(NTIWbaffle)圖2-5雙弓形折流板(Dobblebaffle)其中，單弓形折流板最為經(jīng)濟(jì)。單弓形(NTIV)在振動(dòng)存在的時(shí)候改用此類折流板。雙弓形折流板用于在單弓形折流板壓降較大時(shí)的情況。還有一些特殊類型的折流板，

36、讀者可根據(jù)需要自行選用。圖2-6桿型折流板圖2-7螺旋形折流板(RODbaffle)(Helicalbaffle)圖2-8雙螺旋型折流板(DoubleHelix)圖2-9全網(wǎng)格折流板圖2-10魔方型折流板(EMbaffle,FullGrid)(Square-OneBaffle)這里選擇單弓形折流擋板，一般來(lái)說(shuō)，單弓形折流板最為經(jīng)濟(jì)16。Orientation:折流擋板圓缺方向，水平裝配可對(duì)流體造成較強(qiáng)的擾動(dòng)，從而增加傳熱系數(shù)，在無(wú)相變的換熱中較為常用。垂直裝配則更適合在臥式冷凝器中，這種排列方法有利于排除冷凝器中的不凝氣和冷卻液。TubegeometryType:選擇默認(rèn)的光滑管plain。P

37、itch選擇管徑的倍(常用)或者倍，wallthickness根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用，這里選擇2mm在使用HTRI軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，只需要填寫紅框內(nèi)數(shù)據(jù)即可。填寫完畢后，界面如圖2-11所示：圖2-11數(shù)據(jù)填寫完成inputsummary界面HH流體物性輸入單擊樹(shù)形欄“HotFluidProperties”或“ColdFluidProperties”會(huì)由現(xiàn)圖2-12物性輸入選擇界面：物性對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)果具有很大的影響。在輸入物性時(shí)有一些輸入原則。Physicalpropertyinputoption,三個(gè)選項(xiàng)分另U代表：女口果知道組成，貝U選取第二項(xiàng)componentbycomponent。如果知道物性，則選

38、取第一項(xiàng)Mixturepropertiesviagrid。如果知道組成，又希望自己輸入一些物性，則選取第三項(xiàng)Componentandgridproperties°HeatReleaseInputMethod,對(duì)應(yīng)熱量有關(guān)物性的輸入：第一項(xiàng)是用戶自己進(jìn)行規(guī)定Userspecified。第二項(xiàng)是規(guī)定露點(diǎn)及泡點(diǎn)Specifieddew/bubblepoint。第三項(xiàng)程序自己計(jì)算programcalculated。對(duì)于本例題，選擇左邊第二項(xiàng)componentbycomponent,右邊第三項(xiàng)programcalculated。流體名稱為ammoniaCompositionunits選擇默認(rèn)的

39、moles即可。Flashtype選擇默認(rèn)的integral積分法，計(jì)算結(jié)果提示使用differential微分法時(shí)再修改。圖2-12物性輸入選擇界面雙擊樹(shù)形欄的HotFluidProperties,看到component圖標(biāo)上有紅框標(biāo)識(shí),說(shuō)明這一項(xiàng)還需數(shù)據(jù)輸入。點(diǎn)擊打開(kāi)，由現(xiàn)圖2-13所示界面。圖2-13熱流體物性輸入界面在package中，默認(rèn)的安裝物性包有一HTR、VMGThermo用戶可以根據(jù)需要自行使用所需要的物性包。其中，VMGTherm的assay可以用來(lái)分析油品數(shù)據(jù),將在油品例題中闡述。按照同樣的方法輸入冷流體物性。|圖2-14冷流體物性輸入界面在HTRI物性包中水有兩種，包括

40、water(IAPWS997)和water(previousHTRI)。一般選擇前者，即water(IAPWS997),IAPWS弋表TheInternationalAssociationforthePropertiesofWaterandSteam。注意：在樹(shù)形欄control一項(xiàng)method中，condensation選項(xiàng)，選擇純組分purecomponent為yes計(jì)算，否則，HTRI會(huì)按照含有不凝氣計(jì)算，使熱傳遞系數(shù)計(jì)算不正確，從而影響結(jié)果。此時(shí)樹(shù)形欄中各項(xiàng)已經(jīng)沒(méi)有紅色方框，說(shuō)明輸入已經(jīng)完畢。點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕計(jì)算，由現(xiàn)report窗口，見(jiàn)表2-5o表2-5初步設(shè)計(jì)結(jié)果一對(duì)RuntimeMe

41、ssage里的警告內(nèi)容暫時(shí)不用考慮，即得到了設(shè)計(jì)的初步結(jié)果。為考察初步的設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理，將設(shè)計(jì)模式改為Rating校核模式，在校核模式計(jì)算過(guò)程中所缺少的參數(shù)可以暫用report中的數(shù)據(jù)。3 .換熱器的校核設(shè)計(jì)：將Casemode改為校核模式，根據(jù)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果輸入紅色方框的內(nèi)容。圖2-15校核設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入框參考固定管板式換熱器標(biāo)準(zhǔn)，將換熱器殼徑輸入為300mm折流擋板間距bafflespacing輸入為150mm點(diǎn)運(yùn)行按鈕。得到表2-6結(jié)果。2。且L/D太大結(jié)果分析17-20:查看表2-6,因Tubeside流速太小(參考第節(jié))，改管程為L(zhǎng)/D建議在510范圍。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇管長(zhǎng)改為，殼徑改

42、為273mm為增加B-FLOW,減少E-FLOW將bafflespacing改為250mmlayoutangle改為60。運(yùn)行，得到表2-7結(jié)果。查看表2-7，為減小window流速，將bafflecut改為32%為減少F-FLOW在clearances中的passlanesealdevice中，將numberofrods設(shè)置為10。為減少A-FLOW在clearances中的diameralclearances中設(shè)置tube-to-baffle為，為減少E-FLOV,在clearances中的diameralclearances中設(shè)置為。運(yùn)行。得至4表2-8結(jié)果。表2-6校核設(shè)計(jì)結(jié)果一表2-

43、7校核設(shè)計(jì)結(jié)果二表2-8校核設(shè)計(jì)結(jié)果三在finalresult中，有一項(xiàng)指標(biāo)的考察較為重要，即壓力降。見(jiàn)表2-9。發(fā)現(xiàn)殼側(cè)進(jìn)口管壓降較大,為。超過(guò)了建議范圍的壓降30%通過(guò)觀察殼側(cè)入口管尺寸為52mm所以增加其至62mm競(jìng)側(cè)進(jìn)口管壓降符合要求，見(jiàn)表2-10。表2-9換熱器內(nèi)壓降分布一CrossWindowEndsNozzleShellTubeInletMOMENTUMOutlet表2-10換熱器內(nèi)壓降分布二CrossWindowEndsNozzleShellTubeInlet計(jì)算結(jié)束。注意，因?yàn)楸绢}目的runtimemessage中的警告可以忽略，所以在上述講述過(guò)程中沒(méi)有涉及,在其他題目中應(yīng)該

44、根據(jù)此項(xiàng)的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。Runtimemessage是進(jìn)行調(diào)整的依據(jù)。HTRI與EDF計(jì)算結(jié)果對(duì)比通過(guò)比較HTRI的設(shè)計(jì)結(jié)果，給定相同的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)由的換熱器不盡相同。表2-11EDR與HTRI參數(shù)比較結(jié)構(gòu)參數(shù)工藝參數(shù)EDRHTRI型號(hào)BEM氨氣進(jìn)口溫度42C42C方向豎直出口溫度CC克徑/mm273殼程流速管長(zhǎng)/mm4500管程流速管徑/mm殼側(cè)壓降管子數(shù)86設(shè)計(jì)裕量19管壁厚/mm殼側(cè)膜系數(shù)管間距/mm管側(cè)膜系數(shù)管程數(shù)2A布管方式60°B板間距/mm250C續(xù)表2-11工藝參數(shù)EDR結(jié)構(gòu)參數(shù)HTRI折流板類型單弓形折流板方向豎直F弓缺/%40在相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)之下：與HTRI的

45、殼程流速相差較大，可能原因是兩個(gè)軟件的流速計(jì)算方法不同殼側(cè)流速較大導(dǎo)致了壓降較高，殼側(cè)膜系數(shù)較高。與HTRI進(jìn)由口溫度設(shè)計(jì)有差異，原因在于兩個(gè)軟件所使用的物性數(shù)據(jù)包不同，因此物流的物性有差異。各部件間距不同。4 .結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，殼側(cè)各流股基本相同，差異原因在于兩個(gè)軟件系統(tǒng)默認(rèn)的設(shè)計(jì)裕量較大，當(dāng)流速一致的情況下，兩者的設(shè)計(jì)裕量基本相同。結(jié)論：EDR與HTRI使用相同參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于其內(nèi)部計(jì)算方法不同，得到的結(jié)果有所差異，不過(guò)設(shè)計(jì)校核之后的冷凝器各項(xiàng)參數(shù)均符合要求。含有不凝氣的氣體冷凝設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件對(duì)含有不凝氣的換熱器設(shè)計(jì)，在物性輸入時(shí)應(yīng)注意相態(tài)的選擇。對(duì)不凝氣，其phase選擇為vapor

46、,即沒(méi)有相變。由一臺(tái)燒類氣體壓縮機(jī)排生的混合氣為h的干燒氣體，所帶入的水分為ho混合氣由壓縮機(jī)進(jìn)入冷凝器的溫度為C,壓力為，要求冷卻到40C,干氣體的分子量是。干燒氣體組成（摩爾分率）：乙怏，氫氣，甲烷，一氧化碳。確定設(shè)計(jì)方案首先設(shè)定冷卻水的進(jìn)口溫度為C,為避免冷卻水用量過(guò)大，選擇冷卻水的溫升為5C。對(duì)本例題冷熱兩股流體的極限溫差并未超過(guò)110C,選擇固定管板式換熱器較為經(jīng)濟(jì)。對(duì)低壓操作，采用臥式殼程冷凝。首先，查得對(duì)燒類氣體污垢熱阻為I?C/kcal。軟件計(jì)算步驟1.打開(kāi)HTRI,新建管殼式換熱器模塊，輸入幾何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)圖2-16數(shù)據(jù)輸入完畢界面流體物性輸入給工藝流體的數(shù)據(jù)計(jì)對(duì)含不凝氣的

47、物流的數(shù)據(jù)輸入，在選擇時(shí)應(yīng)注意相態(tài)問(wèn)題。首先根據(jù)題目所算當(dāng)包含水蒸氣時(shí)摩爾組成表2-12物流各組分組成組分乙怏氫氣甲烷一氧化碳水蒸氣摩爾流量kmol/h摩爾組成在物性輸入欄里輸入相關(guān)數(shù)據(jù)圖2-17熱流體物性輸入界面一在phase里面，見(jiàn)圖2-18。Mixed代表流體有相變，Vapor或Liquid代表沒(méi)有相變。在輸入混合物的時(shí)候注意輸入混合物的組成。這也是含有不凝氣計(jì)算時(shí)與其他情況的不同點(diǎn)。同樣的方法，輸入冷流體的物性。圖2-18熱流體物性輸入界面二圖2-19冷流體物性輸入界面一圖2-20冷流體物性輸入界面二含有冷凝相變，在Control-Methods-Condensation里面輸入冷凝組

48、分?jǐn)?shù)為圖2-21軟件計(jì)算其他選項(xiàng)此時(shí)樹(shù)形欄已經(jīng)沒(méi)有紅色方框，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，計(jì)算表2-13初步設(shè)計(jì)結(jié)果一計(jì)算出結(jié)果后，將涉及模式改為計(jì)算模式，所缺少的參數(shù)根據(jù)design模式得到的report輸入。對(duì)RuntimeMessage里的警告內(nèi)容暫時(shí)不用考慮。2.換熱器的校核設(shè)計(jì)將Casemode改為校核模式，根據(jù)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果輸入紅色方框的內(nèi)容。參考固定管板式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)，并注意到初步設(shè)計(jì)的Overdesign為%。所以選擇殼徑為400mm管長(zhǎng)選為4m折流板間距為200mm點(diǎn)運(yùn)行按鈕。計(jì)算。出現(xiàn)如圖2-14的警告。表2-14校核設(shè)計(jì)結(jié)果一警告查看runtimemessage表2-14里面內(nèi)容，提示設(shè)

49、計(jì)的換熱器殼側(cè)壓降太大，已經(jīng)超過(guò)了入口壓力。查看report里outputsummary里的結(jié)果，壓降為，超過(guò)了進(jìn)口壓力。因此，選擇雙弓形折流擋板和J21殼徑以減少壓力損失。選擇，計(jì)算。得到設(shè)計(jì)結(jié)果，如表2-15所示。表2-15校核設(shè)計(jì)結(jié)果二查看runtimemessage問(wèn)題一提示熱流體插值得到的物性不能達(dá)到有效的溫度范圍，檢查計(jì)算值。也就是說(shuō)所設(shè)計(jì)的溫度范圍太窄，這是改變溫度范圍可以解決這個(gè)問(wèn)題。但是溫度為工藝設(shè)定溫度，因此不可改變。本問(wèn)題并不影響計(jì)算結(jié)果。因?yàn)橛?jì)算結(jié)果是插值得來(lái)的。而物性隨溫度的曲線基本服從插值的規(guī)律。問(wèn)題二說(shuō)的就是殼側(cè)流速過(guò)大問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題，參考計(jì)算殼側(cè)入口管徑為

50、204mm將入口管徑改為254mm。為增加管程流速,選擇雙管程。為使window/crossflow比值接近1。調(diào)節(jié)bafflespacing為150mm計(jì)算，運(yùn)行。得到最終的設(shè)計(jì)結(jié)果，如表2-17o表2-17校核設(shè)計(jì)結(jié)果三計(jì)算結(jié)束。油氣冷凝冷卻設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件用冷卻水冷凝冷卻常壓塔頂汽油，汽油流量為h,汽油由塔溫度70C,要求冷卻至40C,冷卻水入口溫度18C,設(shè)計(jì)管殼式冷凝冷卻器，常頂汽油的物性如表2-18。20r密度為m。體積分率初微點(diǎn)10%30%50%70%90%95%干點(diǎn)溫度c3980102117129146169確定設(shè)計(jì)方案為避免溫差過(guò)大，選擇冷卻水溫升為5C。因冷熱兩股流體的極

51、限溫差較小，并且不需要機(jī)械清洗，選擇固定管板式換熱器。對(duì)常壓塔油品冷凝，選擇臥式殼程冷凝。軟件計(jì)算步驟首先，對(duì)于油品等混合類不知道具體組成的情況，首選利用PROII或者aspenplus模擬油品物性，然后導(dǎo)入到HTRI中計(jì)算。HTRI本身也可以計(jì)算，本例題將從外界導(dǎo)入和自身計(jì)算兩方面進(jìn)行敘述。1.Aspen模擬數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算打開(kāi)aspenplus軟件，simulations選擇“generalwithmetricunits”,runtype選擇assaydataanalysis。建立新模塊，圖2-22。選擇setup-specification-global選框，輸入本次模擬的名稱。輸入為OIL

52、,其他選項(xiàng)選擇默認(rèn)即可，圖2-23o隨后，開(kāi)始輸入的虛擬組分。選擇component-specifications-selection,定義虛擬組分的componentID為H-FLOV,type選擇assay,圖2-24。點(diǎn)擊components-assay/blend，選擇剛才命名的H-FLOV組分，并點(diǎn)擊下側(cè)的edit,圖2-25根據(jù)題目為恩氏蒸播的數(shù)據(jù)曲線，選擇ASTMD86根據(jù)所給密度計(jì)算油品重度為。輸入ASTMD86數(shù)據(jù)圖2-26。一般來(lái)說(shuō)，題目所給的數(shù)據(jù)越多，軟件計(jì)算的越為準(zhǔn)確。尤其是輕端組分lightends。一般以C6為分界線。另外重度曲線、分子量等也可輸入。圖2-22asp

53、en模塊選擇對(duì)話框圖2-23全局設(shè)定圖2-25模擬編輯圖2-26數(shù)據(jù)輸入這時(shí)數(shù)據(jù)已經(jīng)輸入完畢，點(diǎn)擊next按鈕，運(yùn)行。得到油品虛擬組分。可在里查看分害U結(jié)果。components-petrocharacterization-results圖2-27虛擬組分結(jié)果為能導(dǎo)入進(jìn)HTRI進(jìn)行計(jì)算，需要在aspenplug內(nèi)建立冷凝器模型,點(diǎn)擊setup-specifications-global里的runtype里選擇flowsheet，這時(shí)會(huì)由現(xiàn)流程模擬框。選擇換熱器模型為heater-heater,模塊命名為cooler，并建立流連接。圖2-28流程建立建立完成后開(kāi)始輸入物性數(shù)據(jù)。首先需要選擇軟件計(jì)

54、算的物性方法。在properties-specifications-global里，processtype選擇commonbasemethod選擇UNIQUAC圖2-29確定物性隨后輸入流股數(shù)據(jù)。在streams-HI-input-specifications里輸入熱物流的進(jìn)口數(shù)據(jù)。圖2-30熱流體數(shù)據(jù)點(diǎn)擊blocks-cooler-specification。輸入數(shù)據(jù)。Temperature由口溫度為40°Caporfraction為0。圖2-31設(shè)備數(shù)據(jù)輸入圖2-32模擬計(jì)算過(guò)程在導(dǎo)入HTRI之前，需要首先繪制冷熱物流曲線。點(diǎn)擊blocks-cooler-hcurves,新建一個(gè)曲線，名字按照默認(rèn)即可。在接下來(lái)的setup里面，in