HTRI空冷器设计教程

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01创建一个“新的空冷器”

1.设置自己熟悉的一套单位制,比如MKH公制,也可以通过来自定义。

2.接下来就是将界面中的“红框”也就是缺少的参数按你将要设计的工况填写完整,包括如下几部分的数据,

2.1 “Process”工艺条件:包括热流体侧和空气侧;

2.2 “Geometry”机械结构:包括管子、管束、风机等;

3.当输入数据足够所有的红框消失,输入就完成,点击运行。

02 工艺参数输入

1.点击左边目录栏的“Process”标签,右边显示的就是供工艺参数输入的界面:

2.我们从上到下依次来看需要输入的参数:*为必要输入参数

2.1 Fluid name –流体名称。

2.2 Phase/Airside flow rate units –流体相态/空气侧的流量单位

*2.3 Flow rate –流量不必多解释,热侧为质量流量。

2.4 Altitude of unit(above sea level) –海拔高度

*2.5 Temperature –流体的温度,单位°C (SI,MKH), °F(US),这里要注意的是想输入0度,那么请填0.001,不然0或0.0的输入都将被程序认为是没有输入(这个原则在HTRI程序的其他地方也适用)。

2.6 Weight fraction vapor –重量气相分。

2.7 Pressure reference –压力参照点,就是接下来你输入的操作压力值指的是进口压力还是出口压力。

2.8 Pressure–操作压力。

2.9 Allowable pressure drop –允许压降,按照工艺条件来选择,一般热流体侧用kPa比较直观,而空气侧常常使用mmH2O。

2.10 Fouling resistance –污垢热阻,是一个大于0的数,单位为m2°C/W (SI), hr ft2°F/Btu (US),m2°C hr/kcal (MKH)。这里注意的是最好按照流体的实际情况来取值,如果取值过大意味着在换热器操作初期或介质其实很干净的情况下,换热器的余量会过大,反而影响了正常运行。

2.11 Fouling layer thickness –污垢层厚度,通常认为与污垢系数有如下的关系图,不过通常设计时很少在此处输入数值。

*2.12 Exchanger duty –换热负荷,如果上面的参数输入满足了计算出换热负荷,这里就不必要再输入,如果在此输入了确定的负荷值,那么程序将以输入值为准来计算换热流体的出口温度。

2.13 Duty/flow multiple –负荷/流量系数,这里其实提供了一个简化负荷变化核算的工具,比如要核算110%负荷的运行工况,那么只需要在此填入“1.1”,而不必要去修改输入的流量值。

3.当输入数据足够,所有的红框消失,那么初步的输入就完成了,可以点击“绿灯”图标运行。

03热流体物性参数输入

1.对于空冷器的流体物性输入界面,因为冷侧是空气,所以只需对热侧的物性参数进行输入,如下图左侧目录。只有用Xace设计“省能器”时,冷侧介质不一定为空气,那么冷侧物性也需要输入。

2.下面我们按从上到下的次序来看看都需要定义那些参数。

2.1 Fluid name –流体名称,在此可以填入热物流的英文描述,比如“Hot Oil”。

2.2 Physical Property Input Option –物性输入方式的选项@User-specifiedgrid (Recommended) –用户自定义的物性表(推荐)

就是填入在一定温度范围和一定压力范围内的包括,密度,粘度,导热系数和热容等必要物性的表,这种输入方式适用于从1模拟软件导入物性,2软件的“物性生成器”自生成或3非理想物性但通过实验、文献等手段能获得物性的方式,这种输入方式也是使用得最广泛。

由上图也可看出,程序最多支持输入30个温度点,最多支持12组压力点;而最少需要3个温度点,最少要一组操作压力点下的参数。

@Program calculated –由程序计算

输入物质组成,由程序通过特定的热力学方法计算出需要的物性,这种输入方法通常用于组成清晰,每种物质在程序物性库中都存在,并且用混合规则计算的物性准确。可以这么说,是适用于纯物质或理想混合物。

2.3 Property Options/ Temperature interpolation –属性选项之温度插值方法

@Program –程序默认,也即是“Quadratic”。

@Linear –线性,以直线连接温度点,中间点的物性就由斜率计算出。@Quadratic–二次式,计算三点温度的表达式,中间点的物性就由此二次式计算出。

*这里需要注意的是,对于外推的物性,程序都是以对最外端两个温度点线性的方式外推计算的。

2.4 Fluid compressibility –流体压缩因子

如果没有输入,那么程序按理想气体计算。

2.5 Numberof condensing components –可冷凝成分数量定义1个或多个可冷凝成分,程序将修正冷凝相变的传热计式。

2.6 Pure component –纯物质

程序默认在计算冷凝时加入适当的阻力系数来体现多组分冷凝过程,如果在此定义为“Yes”纯组分,那么这个修正的阻力系数将不体现。

3.当输入数据足够,所有的红框消失,输入完成,点击“绿灯”图标运行。

04.空冷结构参数输入

1.空冷器结构参数的输入,如左边目录,进入“Geometry”页面,空冷器的主要结构包括,管束、风机、构架。右边显示的是总输入界面,罗列了结构的主要参数。

2.1对于型式(Unit type),程序分了4种:

@Air-Cooled Heat Exchanger - 空气冷却器

管外介质是空气,并配有风机。

@Natural Draft Air-Cooler –自然对流式空气冷却器