十二月18,20221AspenPlus換熱過程2換熱器*Requiresseparatelicense模型說明目的用法Heater加熱器或冷卻器確定熱和相態條件換熱器、冷卻器、閥門、當與功有關的結果不需要時的泵和壓縮機HeatX兩物流換熱器兩股物流的換熱器兩股物流換熱器、當知道管殼換熱器尺寸時可以進行核算.MHeatX多物流換熱器任何數量物流的換熱器多股熱流和冷流換熱器、兩股物流換熱器、LNG換熱器.HXFlux對流給熱換熱器對流換熱過程模擬用于計算采用對流換熱的熱接收器與熱源之間的熱傳遞Hetran*BJACHetran程序界面管殼式換熱器的設計和模擬具有多種結構的管殼式換熱器.Aerotran*BJACAerotran程序界面空冷器的設計和模擬具有多種結構的空冷器.用于模擬節煤器和加熱爐的對流段.ASPENPlus7.0以后改名為AspenExchangerDesignandRating3操作HeaterHeater模塊在規定熱力學狀態下把多股入口物流混合生成單股出口物流。可以使用Heater表示:Heaters（加熱器）Coolers（冷卻器）Valves（閥門，僅改變壓力，不涉及阻力）Pumps（泵）和Compressors（壓縮機）(無論何時都不需要與功有關的結果。)4Heater輸入規定允許組合:壓力(或壓降)和下列之一:出口溫度熱負荷或入口熱流股汽化分率溫度變化過冷或過熱度數出口溫度或溫度變化和下列之一:壓力熱負荷汽化分率5Heater－連接Heater

模型的連接圖如下：6Heater輸入規定對于單相用壓力（壓降）和下列之一:出口溫度熱負荷或入口熱流股溫度變化汽化分率為：1是露點,0是泡點簡單的例子：常壓下，0℃、1000kg/hr的水升高1℃，需要多少熱量？(熱力學方法使用SRK)7Heater應用示例(1)20℃、0.41MPa、4000kg/hr流量的軟水在鍋爐中加熱成為飽和水蒸氣進入生蒸汽總管。求所需的鍋爐供熱量。2.56004E+06Kcal/hr1000kg/hr、0.41MPa的飽和水蒸汽用蒸汽過熱器加熱到過熱度100℃（0.41MPa），求過熱蒸汽溫度和所需供熱量。

245.57℃、51034.7kcal/hr8Heater應用示例(2)流量為1000kg/hr、0.11MPa、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。求冷凝器熱負荷。

-238597Kcal/hr流量為100kg/hr、0.2MPa、20℃的丙酮(CH3COCH3)通過一電加熱器。當加熱功率分別為2kW、5kW、10kW和20kW

時，求出口物流的狀態。液相分率為：1液相分率為：0.8992液相分率為：0.5398液相分率為：09HeatX—連接HeatX

模型的連接圖如下：10操作HeatXHeatX能模擬如下管殼換熱器類型:逆流和并流弓形隔板TEMAE,F,G,H,J和X殼圓形隔板TEMAE和F殼裸管和翅片管HeatX執行:全區域分析傳熱和壓降計算顯熱、氣泡狀汽化、凝結膜系數計算內置的或用戶定義的關聯式11操作HeatXHeatX不能:進行設計計算進行機械震動分析估算污垢系數12操作HeatX當規定HeatX時，要考慮:嚴格/詳細計算或簡化/簡捷法什么規定類型怎樣計算對數平均溫差傳熱系數壓降用什么設備和幾何尺寸規定13HeatX輸入規定選擇如下規定之一:傳熱面積和幾何尺寸換熱負荷熱端或冷端出口物流:溫度溫度變化接近溫度過熱/過冷度數汽化分率14HeatX模型有四組設定參數：計算類型 Calculationtype流動方向 Flowdirection對數平均溫差校正 LMTDcorrection換熱器設定 ExchangerspecificationHeatX—模型參數15有兩個選項：簡捷計算Short-cut不考慮換熱器的幾何結構對傳熱和壓降的影響，人為設定傳熱系數和壓降。詳細計算Detailed根據換熱器的幾何結構和流場情況自動計算傳熱換熱系數和壓降。首先確定熱側—管程/殼程；冷側—管程/殼程HeatX—計算類型16逆流Countercurrent并流CocurrentHeatX—流動方向17常數Constant由用戶指定校正系數，可查手冊。幾何結構Geometry由軟件根據換熱器結構和流動情況計算。用戶子程序User-subrHeatX—LMTD校正18傳熱溫差：推動力列管式換熱器中兩種流體的流動比較復雜的多程流動。對于錯流或折流平均溫差，通常是先按逆流求算，然后再根據流動型式加以修正，即——溫差修正系數與冷熱兩流體溫度變化有關，表示為P和R兩參數的函數19傳熱溫差：推動力溫差修正曲線＜1(tm＜tm,逆)是由于復雜流動中同時存在并流和逆流；換熱器設計時

值不應小于0.8，否則不經濟；可改用多殼程來增大，即將幾臺換熱器串聯使用。20熱物流出口溫度(Hotstreamoutlettemperature)熱物流出口溫降(Hotstreamoutlettemperaturedecrease)熱物流出口溫差(Hotstreamoutlettemperatureapproach)熱物流出口過冷度(Hotstreamoutletdegreessubcooling)熱物流出口蒸汽分率(Hotstreamoutletvaporfraction)HeatX—換熱器設定共有12個選項21HeatX—熱物流出口溫差

22冷物流出口溫度(Coldstreamoutlettemperature)冷物流出口溫升(Coldstreamoutlettemperatureincrease)冷物流出口溫差(Coldstreamoutlettemperatureapproach)冷物流出口過熱度(Coldstreamoutletdegreessuperheat)冷物流出口蒸汽分率(Coldstreamoutletvaporfraction)HeatX—換熱器設定共有13個選項23HeatX—冷物流出口溫差24熱物流出口減冷物流進口溫差(Hotoutlet-coldinlettemperaturedifference)熱物流進口減冷物流出口溫差(Hotinlet-coldoutlettemperaturedifference)熱負荷(Exchangerduty)HeatX—換熱器設定共有13個選項25壓降(PressureDrop)分別指定熱側和冷側的出口壓力(Outletpressure)指定值>0，代表出口的絕對壓力值指定值≤0，代表出口相對于進口的壓力降低值

總傳熱系數計算方法(Umethods)常數(Constant)相態法(Phasespecificvalues)分別指定冷熱兩側不同相態組合下的傳熱系數冪函數(Powerlawexpression)U=Uref(Flow/Flowref)^exponentHeatX—簡捷計算26HeatX—U-相態法27用1200kg/hr飽和水蒸汽(0.3MPa)加熱2000kg/hr甲醇(20℃、0.3MPa)。離開換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28MPa、過冷度為2℃。換熱器傳熱系數根據相態選擇。求甲醇出口溫度、相態、需要的換熱面積。（LMTD校正選用0.95）熱力學方法使用NRTL109.8℃、氣相、9.413m2HeatX—應用示例(1)

28壓降(PressureDrop)分別指定熱側和冷側的出口壓力(Outletpressure)根據幾何結構計算(Calculatedfromgeometry)依據流體關聯式計算壓降管側壓降(Flow-dependentcorrelation)

總傳熱系數方法(Umethods)常數(Constant)相態法(Phasespecificvalues)冪函數(Powerlawexpression)換熱器幾何結構(ExchangerGeometry)傳熱膜系數(Filmcoefficients)用戶子程序(User-subroutine)HeatX—詳細計算29單程管殼式換熱器1—外殼2—管束3、4—接管5—封頭6—管板7—折流板管殼式換熱器結構名稱30殼層－TEMA類型HeatX—幾何結構31HeatX—幾何結構翅片效率：對于翅片管外膜傳熱系數的計算，以光管外表面為基準，其關系式如下：hf0—以光管外表面積為基準的翅片管外膜傳熱系數hf—翅片管表面膜傳熱系數At—翅片管的光管部分的面積Af—翅片管的翅片部分的面積A0—光管的外表面積

Ω—翅片效率32HeatX—幾何結構管板厚度（TEMA標準指定）管板用于固定管子，管板的受力情況比較復雜，影響管板強度的因素很多，TEMA標準指定選擇方法。設計壓力會影響管板的厚度。管子排列模式正方形－90℃旋轉正方形－45℃三角形－30℃旋轉三角形－60℃

三角形排列比正方形排列更為緊湊，管外流體的湍動程度高，給熱系數大，但正方形排列的管束清洗方便，對易結垢流體更為適用，旋轉45℃放置，也可提高給熱系數。33管子壁厚管子內徑管壁厚度伯明翰線規用以表示金屬的線徑、板厚、管壁厚度，其與毫米之關系如下:B.W.G毫米(mm)

B.W.G毫米(mm)

B.W.G毫米(mm)0000

000

00

0

1

2

3

4

5

611.5

10.8

9.65

8.63

7.62

7.21

6.58

6.04

5.59

5.15

7

8

9

10

11

12

13

14

15

164.57

4.19

3.76

3.4

3.05

2.77

2.41

2.11

1.83

1.65

17

18

19

20

21

22

23

24

251.47

1.24

1.07

0.89

0.81

0.71

0.63

0.56

0.51HeatX—幾何結構34HeatX—幾何結構折流板結構數據35用1200kg/hr飽和水蒸汽(0.3MPa)加熱2000kg/hr甲醇(20℃、0.3MPa)。離開換熱器的蒸汽冷凝水壓力為0.28MPa、過冷度為2℃。換熱器傳熱系數根據相態選擇。求甲醇出口溫度、相態、需要的換熱面積。選用下面的數據進行核算：外殼直徑：300mm，公稱面積：10m2，管長：3m，管徑：Ф19x2mm，管數：76，管心距：25mm，排列方式：正三角，管程數：2，殼程數：1折流板間距：150mm，個數：19折流板缺口高度：79mm殼層接管直徑：進口200mm、出口200mm管程接管直徑：進口32mm、出口38mmHeatX—應用示例(2)

36Heat