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第6章换热器单元模拟作者：全本军孙兰义换热器单元模拟6.1 概述6.2 换热器Heater6.3 换热器HeatX6.1 概述1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。
2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。
通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％～40％。
换热器定义：换热器是用来改变物流热力学状态的传热设备。
Aspen Plus 换热器单元模块说明：模块说明功能适用对象Heater加热器或冷却器改变一股物流的热力学状态加热器、冷却器、仅涉及压力的泵、阀门或压缩机HeatX两股物流换热器模拟两股物流换热过程管壳式换热器、空冷气、板式换热器MHeatX 多股物流换热器模拟多股物流换热过程LNG 换热器等Heater模型用于模拟单股或多股物流，使其变成某一特定状态下的单股物流；也可通过设定条件来求已知组成物流的热力学状态。
Heater可以进行以下类型的单相或多相计算：1.求已知物流的泡点或者露点2.求已知物流的过热或者过冷的匹配温度3.计算物流达到某一状态所需热负荷4.模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧5.模拟泵、压缩机、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）进料物流（任意股）出口物流热流率（可选）热流率（可选）倾析水（可选）物料流热流入口至少一股物料流入口任意股热流可选的出口一股物料流出口一股热流可选的一股水倾析物流可选的 典型的Heater 流程连接图Heater模型设定参数闪蒸规定(Flash specifications)有效相态(ValidPhase)温度Temperature蒸汽Vapor-Only压力Pressure液体Liquid-Only温度Temperature change固体Solid-Only蒸汽分率Vapor fraction汽-液Vapor-Liquid过热Degrees of superheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid过冷Degrees of subcooling液-游离水Liquid-Freewater热负荷Heatduty汽-液-游离Vapor-Liquid-Freewater Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态注意：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。
Aspen plus换热器模拟概述换热器模块Heater加热器/冷却器确定出口物流的热和相态条件换热器，冷却器，阀门，与功有关的结果不需要时的泵和压缩机HeatX双物流换热器在两个物流之间换热两股物流的换热器当知道几何尺寸时核算管壳式换热器MHeatX 多物流换热器在多股物流之间换热多股热流和冷流换热器两股物流的换热器LNG换热器Hetran管壳式换热器与BJAC 管壳式换热器的接口程序管壳式换热器包括釜式再沸器Aerotran空冷换热器与BJAC 空气冷却换热器的接口程序错流式换热器包括空气冷却器HeatX换热器1.概述HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。
简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。
Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。
严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。
严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。
Detailed模型不能进行设计计算。
可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。
首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积，然后依据Shortcut的计算结果用Detailed 进行核算。
在使用 HeatX 模型前，首先要弄清下面这些问题：（1）HeatX能够模拟的管壳换热器类型逆流和并流换热器；弓形隔板TEMA E, F, G, H, J和X壳换热器；圆形隔板TEMA E和F壳换热器；裸管和翅片管换热器。
（2）HeatX能够进行的计算全区域分析；传热和压降计算；显热、气泡状气化、凝结膜系数计算；内置的或用户定义的关联式。
（3）HeatX不能进行进行的计算机械震动分析计算；估算污垢系数。
（3）Hesttx需要的输入规定必须提供下述规定之一换热器面积或几何尺寸；换热器热负荷；热流或冷流的出口温度；在换热器两端之一处的接近温度；热流或冷流的过热度/过冷度；热流或冷流的气相分率（气相分率为 0 表饱和液相）；热流或冷流的温度变化。
请看图片，导热油是Therminol你在ASPEN里面直接寻找物性输入TherminolMobiltherm600是美孚公司600系列的导热油，是导热油。
我觉得没必要重新去模拟导热油的，仅仅做换热计算的话是可以直接调用数据库的。
采用Aspen Properties的数据库搜索"Therm”关键字即可搜索到更多导热油组分，但是在版本中有个bug，就是一部分导热油组分是从B-JAC数据库转移过来的，比如Therminol-66计算出来的物性都是错误的，这个bug已经在中修好了。
另外注意：这些导热油组分都为专属设定，不必选择物性方法，比如无论你用NRTL或者是PR方程，计算出的物性都是一样的！导热油种类繁多，软件只能把一些最著名并且知名公司的部分代表产品列出来，大家在计算的时候可以根据后面的Tb沸点自己选择需要的导热油，在实际采购中，国内的大多数厂商也都遵循这些典型产品的规律。
下面简单介绍下导热油的分类，这样大家就清楚aspen properties软件中各个导热油组分代表的含义，Aspen软件也没用包含下述所有的导热油，但下面的介绍一定会对大家选择那种导热油组分有帮助：导热油从结构上可分为合成型与矿油型两大类。
合成型导热油又称热传导液，是以石油化工或化工产品为原料经有机合成工艺制得，是纯的或比较纯的化学品，其特点是稳定性好，使用寿命长，可再生，但其价格也相对较高。
矿油型导热油又称热传导油，是以石油某线馏分为原料，经过加工调配制成，是多种烷烃组分的混合物。
矿油型导热油的原料来源较为广泛，生产工艺简单，价格低廉，但其热稳定性和抗氧化性受其多组分物质特性的影响相对较差。
一、合成型①联苯-联苯醚。
由%联苯醚和%联苯组成，是一种共沸体系，沸点257°，最高使用温度400°。
这是美国Dow公司30年代开发的一种产品，也是使用最早、使用时间最长的产品，优点是热稳定性好，积炭倾向小，缺点是渗透性强，气味难闻，有致癌作用。
Aspen Plus 换热器模拟1.概述在Aspen plus 中换热器主要有以下几种：概述换热器模块Heater 加热器/冷却器确定出口物流的热和相态条件HeatX 双物流换热器在两个物流之间换热MHeatX 多物流换热器在多股物流之间换热Hetran 管壳式换热器与BJAC 管壳式换热器的接口程序Aerotran 空冷换热器与BJAC 空气冷却换热器的接口程序在本次模拟中选取Heatx换热器，HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。
简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。
Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。
严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。
严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。
Detailed模型不能进行设计计算。
可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。
首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积，然后依据Shortcut的计算结果用Detailed 进行核算。
在使用 HeatX 模型前，首先要弄清下面这些问题：（1）HeatX能够模拟的管壳换热器类型逆流和并流换热器；弓形隔板TEMA E, F, G, H, J和X壳换热器；圆形隔板TEMA E和F壳换热器；裸管和翅片管换热器。
（2）HeatX能够进行的计算全区域分析；传热和压降计算；显热、气泡状气化、凝结膜系数计算；内置的或用户定义的关联式。
—（3）HeatX不能进行进行的计算机械震动分析计算；估算污垢系数。
（3）HeatX需要的输入规定，必须提供下述规定之一换热器面积或几何尺寸；换热器热负荷；热流或冷流的出口温度；在换热器两端之一处的接近温度；热流或冷流的过热度/过冷度；热流或冷流的气相分率（气相分率为 0 表饱和液相）；热流或冷流的温度变化。
125211.48200R - refinery service Flat Metal Jacket Fibe ASME Code Sec VIII Div 1-Flat Metal Jacket FibeSingle segmental Carbon Steel -Exp.-mm Location:Service of Unit: Our Reference:Item No.: 2E-156 Your Reference:Date: Rev No.: Job No.:4501500BEM 1117.2m 117.2mH2EW21343930kg/h 134127kg/h 0007kg/h 39303930kg/h 04010.03 C51038.93 C .72.76kg/mcp2.14 2.04.99.99kcal/(kg C)kcal/(h m C)577.39kcal/kg 8.974.816kgf/cm 2.69.06m/s .102.002kgf/cm .51.008.0002.0002m h C/kcal kcal/h 17012 C 12.3880.1111.3kcal/(h m C)117.2MPa .57060 C 1211mm 62.7 -38.14 -62.7 -38.14 - - -mm 781.51032.8kg404.52004kg/(m s )323.9mm mm202251921500mm mm mmPlain Carbon Steel 90mm 470Carbon Steel Carbon Steel -Square plate ---Carbon Steel Hor V 593.53.99.99Avg 45012508.971.8081.2967.361032.881032.29.008.0068 1.1878 2.2275 1.91253.1984 3.324 1.0087.8656.8668.161.152.499.423.426.00025#/m ID Size/rating Ao based Vapor/Liquid --Code RemarksTEMA class Intermediate BundleFilled with water Weight/Shell Code requirements Floating headTube Side Gaskets - Shell sideBundle exit Bundle entrance Type Expansion joint Tube-tubesheet joint Bypass seal TypeU-bendSupports-tube Impingement protection Tubesheet-floating Channel cover Floating head cover Tubesheet-stationary Channel or bonnet Out In Surf/shell (eff.)Shells/unit Surf/unit(eff.)series parallel Connected in Type Size OD Sketch234567PERFORMANCE OF ONE UNIT8Fluid allocation 9Fluid name 10Fluid quantity, Total 11Vapor (In/Out)12Liquid 13Noncondensable 14Temperature (In/Out)15Dew / Bubble point 16171819202122232425262728Heat exchanged 29Transfer rate, Service 30CONSTRUCTION OF ONE SHELL 31Design/Test pressure 32Design temperature 33Number passes per shell 34Corrosion allowance 35Connections 363738Tube No.39Tks-4041Length 42Pitch 43Tube type 44Material 45Shell 46ID 47OD 48Shell Side 49Tube Side50Shell cover 51Tube pattern 52Baffle-crossing 53Type 54Cut(%d)55Spacing: c/c 56Baffle-long 57Seal type 58Inlet RhoV2-Inlet nozzle Shell Side Tube Side Fouling resist. (min)Pressure drop, allow./calc.VelocityPressure Latent heat Thermal conductivity Specific heatMolecular wt, NC Molecular wt, Vap ViscosityDensity MTD corrected Dirty Clean Code14261.48200R - refinery service Flat Metal Jacket Fibe ASME Code Sec VIII Div 1-Flat Metal Jacket FibeSingle segmental Carbon Steel -Exp.-mm Location:Service of Unit: Our Reference:Item No.: 2E-158 Your Reference:Date: Rev No.: Job No.:2191200BEM 112.2m1 2.2mH2water 172132kg/h 1716kg/h 0002kg/h 21322132kg/h 024045.33 C 323761.5 C .45.66kg/mcp2.44 2.21.97.97kcal/(kg C)kcal/(h m C)571.39kcal/kg .79.4MPa 1.92.2m/s .050MPa .10.0002.0006m h C/kcal kcal/h 10805 C 52.9592.3147.8kcal/(h m C)172.2kgf/cm 5.09925060 C 1211mm 52.5 -38.14 -52.5 -38.14 - - -mm 247.7293.2kg73.5110kg/(m s )24.91mm mm33251921200mm mm mmPlain Carbon Steel 90mm 239Carbon Steel Carbon Steel -Square plate ---Carbon Steel Hor V 587.8.97.97Avg 219140.79.412.237966.35996.88995.51.0135.0082.5458.7658.69162.93273.1055 1.0052 1.0007 1.0004.215.162.538.525.53.00076#/m ID Size/rating Ao based Vapor/Liquid --Code RemarksTEMA class Intermediate BundleFilled with water Weight/Shell Code requirements Floating headTube Side Gaskets - Shell sideBundle exit Bundle entrance Type Expansion joint Tube-tubesheet joint Bypass seal TypeU-bendSupports-tubeImpingement protection Tubesheet-floating Channel cover Floating head cover Tubesheet-stationary Channel or bonnet Out In Surf/shell (eff.)Shells/unit Surf/unit(eff.)series parallel Connected in Type Size OD Sketch234567PERFORMANCE OF ONE UNIT8Fluid allocation 9Fluid name 10Fluid quantity, Total 11Vapor (In/Out)12Liquid 13Noncondensable 14Temperature (In/Out)15Dew / Bubble point 16171819202122232425262728Heat exchanged 29Transfer rate, Service 30CONSTRUCTION OF ONE SHELL 31Design/Test pressure 32Design temperature 33Number passes per shell 34Corrosion allowance 35Connections 363738Tube No.39Tks-4041Length 42Pitch 43Tube type 44Material 45Shell 46ID 47OD 48Shell Side 49Tube Side50Shell cover 51Tube pattern 52Baffle-crossing 53Type 54Cut(%d)55Spacing: c/c 56Baffle-long 57Seal type 58Inlet RhoV2-Inlet nozzle Shell Side Tube Side Fouling resist. 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(min)Pressure drop, allow./calc.VelocityPressure Latent heat Thermal conductivity Specific heatMolecular wt, NC Molecular wt, Vap ViscosityDensity MTD corrected Dirty Clean Code。
