CAPD基礎第六講SimulationDesignofThermalProcesses

熱過程單元的仿真設計（二）編輯ppt詳細計算只能與核算或模擬選項配合。詳細計算可根據給定的換熱器幾何結構和流動情況計算實際的換熱面積、傳熱系數、對數平均溫度校正因子和壓降。使用核算選項時，模塊根據設定的換熱要求計算需要的換熱面積。使用模擬選項時，模塊根據實際的換熱面積計算兩股物流的出口狀態。HeatX—詳細計算編輯pptHeatX—詳細計算(2)編輯ppt

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)HeatX—

詳細計算(3)

編輯pptHeatX——

詳細計算

(4)

編輯ppt

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)

詳細計算采用后兩種方法HeatX——

詳細計算

(5)編輯ppt膜系數法根據換熱器的幾何結構和流動情況分別計算熱流體側和冷流體側的傳熱膜系數(Filmcoefficients)，根據管壁材料和厚度計算傳導熱阻，再結合給定的污垢熱阻因子(Foulingfactor)計算出總傳熱系數U。HeatX——

U-膜系數法編輯pptHeatX——

U-膜系數法

(2)編輯pptHeatX—幾何結構詳細計算時需輸入換熱器的幾何結構參數。從數據瀏覽器左側的目錄樹中選擇幾何(Geometry)項目，然后在右側的殼程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、擋板(Baffles)和管嘴(Nozzles)表單中輸入相應的數據。編輯pptHeatX—幾何結構（2）編輯pptHeatX—殼程參數殼程(Shell)表單中包含以下參數：殼程類型TEMAshelltype管程數No.oftubepasses換熱器方位Exchangerorientation密封條數Numberofsealingstrippairs管程流向Directionoftubesideflow殼內徑Insideshelldiameter殼/管束間隙Shelltobundleclearance編輯pptHeatX—管程參數（2）

編輯pptHeatX—殼程類型殼程類型包含六種結構供選用：編輯pptHeatX—殼程類型（2）

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

裸管

Baretube翅片管

Finnedtube管程布置Tubelayout

總管數

Totalnumber管長

Length

排列模式

Pattern中心距

Pitch

材料

Material導熱系數

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

管程參數還有管尺寸(Tubesize)，可用兩種方式輸入：實際尺寸

Actual內徑Innerdiameter外徑Outerdiameter

厚度Tubethickness

三選二公稱尺寸

Nominal

直徑DiameterBWG規格

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

編輯pptHeatX——管翅結構

對于翅片管，還需從管翅(Tubefins)表單中輸入以下參數：翅片高度

Finheight翅片高度/翅片根部平均直徑Finheight/Finrootmeandiameter翅片間距Finspacing:每單位長度的翅片數/翅片厚度Numberoffinsperunitlength/Finthickness編輯pptHeatX——管翅結構

(2)編輯pptHeatX——管翅結構

(3)編輯pptHeatX——擋板結構有兩種擋板結構可供選用：

1、圓缺擋板Segmentalbaffle2、棍式擋板Rodbaffle從擋板(Baffles)表單中進行選擇并輸入有關參數。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：所有殼程中的擋板總數

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：所有殼程中的擋板總數

No.ofbaffles,allpasses圓環內徑

Insidediameterofring圓環外徑

Outsidediameterofring支撐棍直徑

Supportroddiameter每塊擋板的支撐棍總長

Totallengthofsupportrodsperbaffle編輯pptHeatX——棍式擋板（3）

編輯pptHeatX——管嘴

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

Entershellsidenozzlediameters

進口管嘴直徑

Inetnozzlediameter

出口管嘴直徑Outletnozzlediameter輸入管程管嘴直徑

Entertubesidenozzlediameters

進口管嘴直徑

Inletnozzlediameter

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

編輯pptHeatX——結果查看HeatX最重要的是熱參數結果(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Zones編輯pptHeatX——概況概況表單給出了冷、熱物流的進、出口溫度、壓力、蒸汽分率(Vaporfraction)，以及換熱器的熱負荷(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)、實際的換熱器面積(Actualexchangerarea)、清潔(Clean)和結垢(Dirty)條件下的平均傳熱系數(Avg.heattransfercoefficient)、校正后的對數平均溫差(LMTDcorrected)、熱效率(Thermaleffectiveness)和傳熱單元數(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；殼程錯流(Crossflow)和擋板窗口(Windows)處的最大流速及雷諾數(ReynoldsNo.)；管程的最大流速及雷諾數等有用的信息，我們可以根據這些信息調整管程數，擋板數目和切割分率，以及管嘴尺寸。編輯pptHeatX——壓降/速度（2）編輯pptHeatX——分區分區表單給出了換熱器內根據冷、熱流體相態對傳熱面積分區計算的情況，包括各區域的熱流體溫度、冷流體溫度、對數平均溫差、傳熱系數、熱負荷和傳熱面積信息。我們可根據此信息分析換熱方案是否合理以及改進設計方案的方向。編輯pptHeatX——分區（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