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干货来袭!不容错过的换热器设计知识扫盲

 dongchang 2017-06-28

  古人云“工欲善其事必先利其器”,那么做化工设计的您掌握了哪些利器!

  从加热器Heater 模型到换热器HeatX 模型,集齐17张换热器设计知识卡,可以召唤神龙吗?


  温馨提示:点击图片查看大图!

  ASPEN PLUS的换热器模型汇总


  加热器Heater 模型



  01

  典型的Heater流程连接图



  02

  Heater可以进行的单相或多相计算

  求已知物流的泡点或者露点;

  求已知物流的过热或者过冷的匹配温度;

  计算物流达到某一状态所需热负荷;

  模拟加热器(冷却器)或换热器的一侧;

  模拟泵(仅改变压力,不涉及功率)、压缩机(仅改变压力,不涉及功率)、阀门(仅改变压力,不涉及阻力)。

  03

  Heater模型设定参数


  Heater相关参数中英文知识卡1

  温度 Temperature

  温度改变 Temperature change

  过热度 Degrees of superheating

  过冷度 Degrees of subcooling

  压力 Pressure

  热负荷 Heat duty

  蒸汽分率 Vapor fraction

  压降相关参数 pressure drop correlation parameter

  注意:指定压力(Pressure),当指定值>0时,代表出口的绝对压力值;当指定值≤0,代表出口相对于进口的压力降低值。

  Heater相关参数中英文知识卡2

  有效相态 ( Valid Phase )

  蒸汽vapor-only

  液体 liquid-only

  固体solid-only

  汽—液vapor-liquid

  汽—液—液vapor-liquid-liquid

  液—游离水 liquid-FreeWater(Free Water适合纯水或者低压含油少的体系)

  汽—液—游离水 vapor-iquid-FreeWater

  液—液,liquid-Dirtywater (非纯净水,含有有机食物或杂质)

  汽—液—水vapor-liquid-Dirtywater(非纯净水,含有有机食物或杂质)

  换热器HeatX 模型



  01

  典型的HeatX流程连接


  02

  HeatX输入规定


  03

  Heatx的模型设定参数


  HeatX相关参数中英文知识卡3

  计算类型 Calculation

  流动方式 Flow arrangement

  严格计算模型 Rigorous Model

  运算模式 Type

  换热器设定 Exchanger specification


  Calculation选项中英文知识卡4

  简捷计算 Short-cut

  详细计算 Detailed

  严格计算 Rigorous

  管壳式换热器计算Shell&Tube

  空冷器计算AirCooled

  Rigorous Model 选项中英文知识卡5

  管壳式换热器计算 Shell&Tube

  空冷器计算 AirCooled

  板式换热器计算 Plate heat exchanger

  Flow arrangement 选项中英文知识卡6

  热流体(Hot fluid)流动方式:

  热流体走壳程 Shell /管程 Tube

  流动方向 Flow direction

  逆流 Countercurrent

  并流 Cocurrent

  多管程流动 Multiple passes

  Type选项中英文知识卡7

  设计 Design

  核算 Rating

  模拟 Simulation

  最大污染 maximum fouling只有计算类型是管壳时可选

  Exchanger specification 选项中英文知识卡8

  热物流出口温度 (Hot stream outlet temperature)

  热物流出口(相对于热物流入口)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)

  冷物流出口温度 (Cold stream outlet temperature)


  注意:对于并流或者逆流换热来讲,热物流出口温差的表示方法是不同的。

  冷物流出口(相对于冷物流入口)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)

  传热面积 (Heat transfer area)

  热负荷 (Exchanger duty)

  04

  Heatx 详细计算变量以及使用准则


  LMTD对数平均温差校正因子知识卡9



  U-methods传热系数知识卡10



  Pressure Drop压降知识卡11


  对于压降,当指定热侧和冷侧的出口压力(Outlet pressure)时,若指定值>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。


  Film coefficients膜系数知识卡12


  05

  Heatx 换热器的几何结构参数

  包括(以管壳式换热器为例)壳程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)等。


  固定管板式换热器


  Geometry Shell壳程表单知识卡13

  壳程类型TEMA shell type

  管程数No. of tube passes

  换热器方位Exchanger orientation

  密封条数Number of sealing strippairs

  管程流向Direction of tubeside flow

  壳内径Inside shell diameter

  壳/管束间隙Shell to bundle clearance

  串联壳程数Number of shells in Series

  并联壳程数Number of shells in Parallel

  TEMA类型:壳程(E,F,G,H,J,K,X)



  Geometry Tubes管程表单知识卡14

  管类型 Select tube type

  裸管 Bare tube

  翅片管 Finned tube

  管程布置 Tube layout

  总管数 Total number

  管长 Length

  排列方式 Pattern


  管心距 Pitch

  材料 Material

  导热系数 Conductivity

  管子尺寸Tubesize

  实际尺寸 Actual

  内径 Inner diameter

  外径 Outer diameter

  厚度 Tube thickness

  公称尺寸 Nominal

  直径 Diameter

  BWG规格 Birmingham wire gauge



  Geometry Tube fins表单知识卡15


  翅片高度 Fin height

  翅片高度 Fin height

  翅片根部平均直径 Fin root mean diameter

  翅片间距 Fin spacing:

  每单位长度的翅片数 Number of fins per unit length

  翅片厚度 Fin thickness

  选择 optional

  翅化面积与管内面积之比 ratio of finned area to inside tube ar

  翅片效率 fin effiency


  Geometry Baffle 表单知识卡16

  挡板结构 Baffle type

  圆缺挡板 Segmental baffle


  棍式挡板 Rod baffle


  Segmental baffle参数

  所有壳程中的挡板总数 No. of baffles, all passes

  挡板切割分率 Baffle cut (fraction of shell diameter)

  管板到第一挡板的间距 Tubesheet to 1st baffle spacing

  挡板间距 Baffle to baffle spacing

  壳壁/挡板间隙 Shell-baffle clearance

  管壁/挡板间隙 Tube-baffle clearance

  Rod baffle参数:

  所有壳程中的挡板总数 No. of baffles, all passes

  圆环内径 Inside diameter of ring

  圆环外径 Outside diameter of ring

  支撑棍直径 Support rod diameter

  每块挡板的支撑棍总长 Total length of support rods per baffle


  Geometry Nozzlel壳程表单知识卡17

  输入壳程管嘴直径 Enter shell side nozzle diameters

  进口管嘴直径 Inet nozzle diameter

  出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter

  输入管程管嘴直径 Enter tube side nozzle diameters

  进口管嘴直径 Inlet nozzle diameter

  出口管嘴直径 Outlet nozzle diameter








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