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换热器模型 汤吉海 2006年8月 第五章 ASPEN PLUS的换热器模型 5.1 ASPEN PLUS的换热器模型 5.1.1 Heater Model Heater Input Specifications 1 Heater Input Specifications 2 Heater Stream 5.1.2 HeatX Model 1 HeatX Model 2 HeatX Model 3 HeatX Input Specifications HeatX versus Heater 5.1.3 MHeatX Model 5.1.4 Heat Exchanger Design Model HeatX输入规定和浏览结果 HeatX的简捷法核算与严格法核算比较 用Setup Specifications页上的Calculation Type（核算类型）字段来规定简捷法或严格法核算。 简捷法核算不需要换热器结构或几何尺寸数据。 对于严格法核算模型，可以用换热器几何尺寸去估算： 膜系数（Film coefficients） 压降（Pressure drops） 对数平均温差校正因子（Log-mean temperature difference correction factor） HeatX具有有效值的选项 计算对数平均温差校正因子 换热器的标准方程是： Q U × A× LMTD 这里LMTD是对数平均温差，此方程用于纯逆流流动的换热器。 通用方程是： Q U × A× F × LMTD 这里LMTD是校正因子，F考虑了偏离逆流流动的程度 在Setup Specifications页上用LMTD Correction Factor区域输入LMTD校正因子。 传热系数和膜系数 在Setup U Methods（设定传热系数方法）页确定怎样计算传热系数，设定计算方法。 在简捷法核算模型中，HeatX模型不计算膜系数，在严格法核算模型中，如果你在传热系数计算方法中使用膜系数或换热器几何尺寸，HeatX计算传热系数，使用： hc 冷流膜系数 hh 热流膜系数 换热器结构 换热器结构指换热器内整个流动的型式。如果对于传热系数、膜系数或压降计算方法选择Calculate From Geometry选项，可能需要在Geometry Shell页中输入一些有关换热器结构的信息。 TEMA型换热器壳体类型 管程数 换热器方向 折流板上管数排布 密封圈数 垂直的换热器管程流动 TEMA壳体类型 壳体尺寸 Geometry Shell页也包含了两个重要的壳体尺寸： 壳体内径 壳体到管束的最大直径的环形面积 Outer Tube Limit 管束外层的最大直径 Shell Diameter 壳体直径 Shell to Bundle Clearance 壳层到管束的环形面积 折流挡板的几何尺寸 壳侧膜系数和压降计算需要壳体内挡板的几何尺寸，在Geometry Baffles（挡板的几何尺寸）页上输入挡板的几何尺寸。 对于弓形折流挡板，需要的信息包括： 折流挡板切口高度 折流挡板间距 折流挡板面积 对于圆盘形折流挡板需要的信息包括： 环形直径 支承盘的几何尺寸 折流挡板的几何结构 Baffle Cut 折流挡板的切口高度 Tube Hole 管孔 Shell to Baffle Clearance 壳层到折流挡板的环形面积 管子的几何尺寸 计算管侧膜系数和压降需要管束的几何尺寸，HeatX模型也用这个信息从膜系数来计算传热系数，在Geometry Tubes（管子的几何尺寸）页上输入管子的几何尺寸。 对裸管换热器或低翅片管换热器 管子总数 管子长度 管子直径 管子的排列 管子的材质 管子的排列型式和翅片的尺寸 Heat Exchanger Workshop（无相变化） 例5-1：流量为10560 kg/hr的氟里昂（Freon-12）需要从240K加热到300K。可用的乙二醇（Ethylene glycol）的温度为350K。使用典型的管壳式换热器。工厂主管建议最小温度应至少10K，并建议采用20 BWG碳钢管，壳层和管程的压降均不超过10psig（0.67atm）。试确定乙二醇的流量以及换热器的结构与尺寸。 Heat Exchanger Workshop（有相变化） 例5-2：例5-1中的Freon-12流股现在的流速为90 kmol/hr，温度为270 K，压力为3 atm。工厂主管需要是这一流股汽化。现在的乙二醇温度为340 K，压力为2 atm。主管建议使用80 BWG管，压降应当尽可能小。试确定乙二醇的流量以及换热器的结构与尺寸。 第 * 页 *