AspenPlus應(yīng)用基礎(chǔ)-傳熱單元(精品課件)

1、Aspen Plus 初級(jí)課程Models for Heat Transfer傳熱單元模型傳熱單元模型的分類HeaterHeatXMHeatXHXFlux傳熱單元?dú)w屬換熱器類(Heat Exchangers)，共7種模型，AspenPlus內(nèi)部用的有4種：Heater 加熱器模型Heater 模型用于模擬以下單元， 改變單股物流的溫度、壓力和相態(tài)：加熱器冷卻器閥門(mén)（僅改變壓力，不涉及阻力）泵（僅改變壓力，不涉及功率）壓縮機(jī)（僅改變壓力，不涉及功率）Heater 連接Heater 模型的連接圖如下：1、閃蒸指標(biāo) ( Flash specifications)（1）溫度（2） 壓力（3）溫度增量（

2、4）蒸汽分率（5）過(guò)熱度（5）過(guò)冷度（7） 熱負(fù)荷 從中任選 2 項(xiàng)2、有效相態(tài) ( Valid Phase )（1）蒸汽（2）液體（3） 固體（4）汽液（5） 汽液液（6）液游離水（7） 汽液游離水Heater 模型參數(shù)Heater模型有兩組模型設(shè)定參數(shù)：20、 0.41 MPa、4000 kg/hr 流量的軟水在鍋爐中加熱成為的飽和水蒸氣進(jìn)入生蒸汽總管。求所需的鍋爐供熱量。 Heater 應(yīng)用示例 (1)1000 kg/hr （0.4 MPa ）的飽和水蒸汽用蒸汽過(guò)熱器加熱到過(guò)熱度 100 （0.39 MPa），求過(guò)熱蒸汽溫度和所需供熱量。 Heater 應(yīng)用示例 (2)流量為 1000

3、kg/hr、壓力為 0.11 MPa、含乙醇70 %w、水30 %w的飽和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（摩爾）=1/3。求冷凝器熱負(fù)荷。 Heater 應(yīng)用示例 (3)流量為 100 kg/hr、壓力為 0.2 MPa、溫度為20 的丙酮通過(guò)一電加熱器。當(dāng)加熱功率分別為 2 kW、5 kW、10 kW 和 20 kW 時(shí)，求出口物流的狀態(tài)。 Heater 應(yīng)用示例 (4)求壓力為 0.2 MPa，含甲醇30 %w 、乙醇20 %w、正丙醇20 %w、水30 %w的混合物的泡點(diǎn)和露點(diǎn)。 Heater 應(yīng)用示例 (5)HeatX 換熱器模型逆流/并流（Countercurrent

4、 / Cocurrent)折流板殼程（Segmental Baffle Shell)棍式擋板殼程（Rod Baffle Shell)裸管/低翅片管（Bare/Low-finned Tubes)HeatX 模型用于模擬下述結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器：HeatX 連接HeatX 模型的連接圖如下：計(jì)算類型 Calculation type流動(dòng)方向 Flow direction對(duì)數(shù)平均溫差校正 LMTD correction換熱器設(shè)定 Exchanger specificationHeatX模型參數(shù)HeatX 模型有四組設(shè)定參數(shù)：有兩個(gè)選項(xiàng)： 1、簡(jiǎn)捷計(jì)算 Short-cut 不考慮換熱器的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)傳熱和

5、壓降的影響。 2、詳細(xì)計(jì)算 Detailed 根據(jù)換熱器的幾何結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)情況進(jìn)行傳熱和壓降計(jì)算。首先確定 熱側(cè)管程/殼程；冷側(cè)管程/殼程HeatX計(jì)算類型1、逆流 CountercurrentHeatX 流動(dòng)方向2、并流 Cocurrent有三個(gè)選項(xiàng)：1、常數(shù) Constant 由用戶指定校正系數(shù)，可查手冊(cè)。2、幾何結(jié)構(gòu) Geometry 由軟件根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)和流動(dòng)情況計(jì)算。3、用戶子程序 User-subrHeatX LMTD校正熱物流出口溫度 (Hot stream outlet temperature)熱物流出口溫降 (Hot stream outlet temperature decr

6、ease)熱物流出口溫差 (Hot stream outlet temperature approach)熱物流出口過(guò)冷度 (Hot stream outlet degrees subcooling)熱物流出口蒸汽分率 (Hot stream outlet vapor fraction)HeatX 換熱器設(shè)定 (1)共有13個(gè)選項(xiàng)冷物流出口溫度 (Cold stream outlet temperature)冷物流出口溫升 (Cold stream outlet temperature increase)冷物流出口溫差 (Cold stream outlet temperature appro

7、ach)冷物流出口過(guò)熱度 (Cold stream outlet degrees superheat)冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction)HeatX 換熱器設(shè)定 (2)傳熱面積 (Heat transfer area)熱負(fù)荷 (Exchanger duty)幾何條件 (Geometry)HeatX 換熱器設(shè)定(3) HeatX 熱物流出口溫差 HeatX 冷物流出口溫差 壓降 ( Pressure Drop )分別指定熱側(cè)和冷側(cè)的出口壓力 ( Outlet pressure ) 指定值 0，代表出口的絕對(duì)壓力值 指定值 0，代表出口相對(duì)于進(jìn)

8、口的壓力降低值HeatX 簡(jiǎn)捷計(jì)算 總傳熱系數(shù)方法 ( U methods )常數(shù) (Constant)相態(tài)法 (Phase specific values) 冪函數(shù) (Power law expression) U=Uref(Flow/Flowref)exponent 壓降 ( Pressure Drop )分別指定熱側(cè)和冷側(cè)的出口壓力 ( Outlet pressure ) 根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)計(jì)算 ( Calculated from geometry ) 總傳熱系數(shù)方法 ( U methods )常數(shù) ( Constant )相態(tài)法 ( Phase specific values ) 冪函數(shù) (

9、 Power law expression )幾何結(jié)構(gòu) ( Exchanger Geometry )傳熱膜系數(shù) ( Film coefficients ) HeatX 詳細(xì)計(jì)算 HeatX幾何結(jié)構(gòu)（殼程1） HeatX幾何結(jié)構(gòu)（殼程2） HeatX幾何結(jié)構(gòu)（擋板1） Segmental BaffleHeatX幾何結(jié)構(gòu)（擋板2） Rod BaffleHeatX幾何結(jié)構(gòu)（管程1） HeatX幾何結(jié)構(gòu)（管程2） 用1200 kg/hr飽和水蒸汽 (0.3 MPa)加熱2000 kg/hr 甲醇 (20 、0.3 MPa)。離開(kāi)換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28 MPa、過(guò)冷度為2 。換熱器傳熱系數(shù)根據(jù)相態(tài)選擇。求甲醇出口溫度、相態(tài)、需要的換熱面積。Hea