CAPD基礎(chǔ)第六講SimulationDesignofThermalProcesses

熱過程單元的仿真設(shè)計(jì)（二）編輯ppt詳細(xì)計(jì)算只能與核算或模擬選項(xiàng)配合。詳細(xì)計(jì)算可根據(jù)給定的換熱器幾何結(jié)構(gòu)和流動(dòng)情況計(jì)算實(shí)際的換熱面積、傳熱系數(shù)、對(duì)數(shù)平均溫度校正因子和壓降。使用核算選項(xiàng)時(shí)，模塊根據(jù)設(shè)定的換熱要求計(jì)算需要的換熱面積。使用模擬選項(xiàng)時(shí)，模塊根據(jù)實(shí)際的換熱面積計(jì)算兩股物流的出口狀態(tài)。HeatX—詳細(xì)計(jì)算編輯pptHeatX—詳細(xì)計(jì)算(2)編輯ppt

壓降(PressureDrop)分別指定熱側(cè)和冷側(cè)的出口壓力

(Outletpressure)

根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)計(jì)算

(Calculatedfromgeometry)HeatX—

詳細(xì)計(jì)算(3)

編輯pptHeatX——

詳細(xì)計(jì)算

(4)

編輯ppt

總傳熱系數(shù)方法(Umethods)常數(shù)

(Constant)相態(tài)法(Phasespecificvalues)

冪函數(shù)(Powerlawexpression)換熱器幾何結(jié)構(gòu)

(ExchangerGeometry)傳熱膜系數(shù)

(Filmcoefficients)

詳細(xì)計(jì)算采用后兩種方法HeatX——

詳細(xì)計(jì)算

(5)編輯ppt膜系數(shù)法根據(jù)換熱器的幾何結(jié)構(gòu)和流動(dòng)情況分別計(jì)算熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的傳熱膜系數(shù)(Filmcoefficients)，根據(jù)管壁材料和厚度計(jì)算傳導(dǎo)熱阻，再結(jié)合給定的污垢熱阻因子(Foulingfactor)計(jì)算出總傳熱系數(shù)U。HeatX——

U-膜系數(shù)法編輯pptHeatX——

U-膜系數(shù)法

(2)編輯pptHeatX—幾何結(jié)構(gòu)詳細(xì)計(jì)算時(shí)需輸入換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。從數(shù)據(jù)瀏覽器左側(cè)的目錄樹中選擇幾何(Geometry)項(xiàng)目，然后在右側(cè)的殼程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、擋板(Baffles)和管嘴(Nozzles)表單中輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。編輯pptHeatX—幾何結(jié)構(gòu)（2）編輯pptHeatX—?dú)こ虆?shù)殼程(Shell)表單中包含以下參數(shù)：殼程類型TEMAshelltype管程數(shù)No.oftubepasses換熱器方位Exchangerorientation密封條數(shù)Numberofsealingstrippairs管程流向Directionoftubesideflow殼內(nèi)徑Insideshelldiameter殼/管束間隙Shelltobundleclearance編輯pptHeatX—管程參數(shù)（2）

編輯pptHeatX—?dú)こ填愋蜌こ填愋桶N結(jié)構(gòu)供選用：編輯pptHeatX—?dú)こ填愋停?）

編輯pptHeatX—其它殼程參數(shù)編輯pptHeatX——管程參數(shù)管程(Tubes)表單中包含以下參數(shù)：選擇管類型Selecttubetype

裸管

Baretube翅片管

Finnedtube管程布置Tubelayout

總管數(shù)

Totalnumber管長(zhǎng)

Length

排列模式

Pattern中心距

Pitch

材料

Material導(dǎo)熱系數(shù)

Conductivity編輯pptHeatX——管程參數(shù)（2）編輯pptHeatX——管程參數(shù)（3）

管程參數(shù)還有管尺寸(Tubesize)，可用兩種方式輸入：實(shí)際尺寸

Actual內(nèi)徑Innerdiameter外徑Outerdiameter

厚度Tubethickness

三選二公稱尺寸

Nominal

直徑DiameterBWG規(guī)格

Birminghamwiregauge編輯pptHeatX——管程參數(shù)（4）編輯pptHeatX—列管排列模式

編輯pptHeatX——管翅結(jié)構(gòu)

對(duì)于翅片管，還需從管翅(Tubefins)表單中輸入以下參數(shù)：翅片高度

Finheight翅片高度/翅片根部平均直徑Finheight/Finrootmeandiameter翅片間距Finspacing:每單位長(zhǎng)度的翅片數(shù)/翅片厚度Numberoffinsperunitlength/Finthickness編輯pptHeatX——管翅結(jié)構(gòu)

(2)編輯pptHeatX——管翅結(jié)構(gòu)

(3)編輯pptHeatX——擋板結(jié)構(gòu)有兩種擋板結(jié)構(gòu)可供選用：

1、圓缺擋板Segmentalbaffle2、棍式擋板Rodbaffle從擋板(Baffles)表單中進(jìn)行選擇并輸入有關(guān)參數(shù)。編輯pptHeatX——圓缺擋板SegmentalBaffle編輯pptHeatX——圓缺擋板（2）圓缺擋板需輸入以下參數(shù)：所有殼程中的擋板總數(shù)

No.ofbaffles,allpasses擋板切割分率

Bafflecut(fractionofshelldiameter)管板到第一擋板的間距

Tubesheetto1stbafflespacing擋板間距

Baffletobafflespacing殼壁/擋板間隙

Shell-baffleclearance管壁/擋板間隙

Tube-baffleclearance編輯pptHeatX——圓缺擋板（3）編輯pptHeatX——棍式擋板RodBaffle編輯pptHeatX——棍式擋板（2）

棍式擋板需輸入以下參數(shù)：所有殼程中的擋板總數(shù)

No.ofbaffles,allpasses圓環(huán)內(nèi)徑

Insidediameterofring圓環(huán)外徑

Outsidediameterofring支撐棍直徑

Supportroddiameter每塊擋板的支撐棍總長(zhǎng)

Totallengthofsupportrodsperbaffle編輯pptHeatX——棍式擋板（3）

編輯pptHeatX——管嘴

管嘴即換熱器的物料進(jìn)出接口，需從Nozzle表單中輸入以下參數(shù)：輸入殼程管嘴直徑

Entershellsidenozzlediameters

進(jìn)口管嘴直徑

Inetnozzlediameter

出口管嘴直徑Outletnozzlediameter輸入管程管嘴直徑

Entertubesidenozzlediameters

進(jìn)口管嘴直徑

Inletnozzlediameter

出口管嘴直徑Outletnozzlediameter編輯pptHeatX——管嘴（2）

編輯pptHeatX——結(jié)果查看HeatX最重要的是熱參數(shù)結(jié)果(Thermalresults)，其下包括五張表單：概況Summary

衡算Balance

換熱器詳情Exchangerdetails

壓降/速度Predrop/velocities

分區(qū)Zones編輯pptHeatX——概況概況表單給出了冷、熱物流的進(jìn)、出口溫度、壓力、蒸汽分率(Vaporfraction)，以及換熱器的熱負(fù)荷(Heatduty)。編輯pptHeatX——概況(2)編輯pptHeatX——換熱器詳情換熱器詳情表單給出了需要的換熱器面積(Requiredexchangerarea)、實(shí)際的換熱器面積(Actualexchangerarea)、清潔(Clean)和結(jié)垢(Dirty)條件下的平均傳熱系數(shù)(Avg.heattransfercoefficient)、校正后的對(duì)數(shù)平均溫差(LMTDcorrected)、熱效率(Thermaleffectiveness)和傳熱單元數(shù)(Numberoftransferunits)等有用的信息。編輯pptHeatX——換熱器詳情（2）編輯pptHeatX——壓降/速度壓降/速度表單給出了流道壓降(ExchangerPressuredrop)、管嘴壓降和總壓降；殼程錯(cuò)流(Crossflow)和擋板窗口(Windows)處的最大流速及雷諾數(shù)(ReynoldsNo.)；管程的最大流速及雷諾數(shù)等有用的信息，我們可以根據(jù)這些信息調(diào)整管程數(shù)，擋板數(shù)目和切割分率，以及管嘴尺寸。編輯pptHeatX——壓降/速度（2）編輯pptHeatX——分區(qū)分區(qū)表單給出了換熱器內(nèi)根據(jù)冷、熱流體相態(tài)對(duì)傳熱面積分區(qū)計(jì)算的情況，包括各區(qū)域的熱流體溫度、冷流體溫度、對(duì)數(shù)平均溫差、傳熱系數(shù)、熱負(fù)荷和傳熱面積信息。我們可根據(jù)此信息分析換熱方案是否合理以及改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的方向。編輯pptHeatX——分區(qū)（2）編輯ppt

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0.28M