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文档简介
1、用Aspen-Plu漱件设计冷凝器问题叙述:要将1atm,101c的饱和水蒸气冷凝下来,采用340K,1atm.的乙二醇作为冷物料。所有的水蒸气都要被冷凝。设备管理器推荐采用垂直逆流换热器,蒸汽走管程,压力降不考虑。过程示意图如下:SaLsteam设计一般规则:当固体表面的温度低于饱和蒸汽的温度时,就会发生冷凝。冷凝有两种形式:膜状和滴状。后者的传热系数更高,但是一般需要在表面覆盖能达到滴状的装置。因此,一般的冷凝器设计的时候都假设为膜状冷凝,我们这个例子也如此。与加热蒸发设计一样,冷凝的传热系数以103W/mK计量。在这个例子中,采用垂直冷凝器,冷凝物在管内冷凝。蒸汽在管内从上自下流动而乙二
2、醇在壳程逆流流动。由于用Aspen古算传热系数不是太准确,因此需要人工计算传热系数。但是,用人工计算是比较繁琐的,一般采用系统的热量衡算程序来解决此问题。首先通过从HeatX图标上选择模块来建立流程。当流程完成以后(如上图所示),输入其它的必要信息:名称、物性方法、给定的物流数据。muai三M侬!j£|uyi匐咻y%i阐国11i-|r|/匚i于.丁3任臣恒上2-卜七i1'i/Gir3"1DJNDLft.L-3oTtl卜回ZI为I2111*312?Jofcri例%up土pert"5卜t5nvatuL!由印OEEFta*Lj此HTItMO山-:i,H-Wehj
3、二tcld+laL钞画小/0方>"曰Cwwiif1+_JRratolS“彻"叮占JWH1riiJ.三p口占«*-JjHF-qnMTuilEHop>murUiMBBiifeiWnjmn丁匚孑*:日En=SHer;-1"G,ELEMudlJII甲制|idcth«ctciwxp(nrhetMwnUteLuxtarepicNIMI现在进入到换热器的Setup页面,(如左图所示),设置“Hotstreamoutletvaporfraction.”的值为,就是说蒸汽离开换热器的时候是饱和水,在此基础上作简化计算。流动为逆流操作。点击Next运行
4、模lAnKflinii-UamiEMthlL*HD期Bi±l生画型史业K回回F1网创Ir4d5广zlI;厂IIIiUI3M弓也WWNQ|EhIwkDi卜M“加”-kkcjZntUm*lACLJhDEhLiHLArXIIubi-J*±bjtiifciHrviji:Rocatt;IIbduJlOOWDEiRE.二a0rdObee叫©J-uLuxJirrij封HoiHirti_|GMHQd旧取Bl«l。看田Qfihulu物"”廿加,fl二Hfk&rs口百Hl*ihlEe.d曲早PressireiHEig匚MH“刘Teripefdr.JH1Rr
5、fiifciWarliviEm-付二"承口明8明-kCW5mqlHciW$rEAH卜加才刁白|卜二j3由年锦。卜三这是简化计算的结果。注意检查所有物流的出口条件。蒸汽完全冷凝,乙二醇的温度升高到设计温度365K,同时注意饱和蒸汽的温度。_IteLdtjewQdlaJudaAumPkidtndawfc4et!声1拓i臼修IUI<!.1±1£|里id-匐*|画1;"Ml里JEF"-F73,小区I臼国IUl"lII'IMdl-dI?立山,,lull3勾陀2HI3刈一帆I*1占出不1口r距日用5h,E;Bkj_ld启comtmi
6、S*h*口QOp:£FtO.GEomtiji01L'r+'ili-'h'.'二Hni,k$im'dl+la0口好|tJRjoclbljs上Itur,vsjem?ijiridMiil.吧口出/*I*'.Hrid昌h(内Tart-MaFW革i.l«-krrr45pv*niFk-Bivni:P-t,?.tie-J!i!jpILiMetncd.|d第*nCtkLiMd;|返回到Setup,将计算改为Detailed.”。换热器的规定3g.Ml於广口*中皿行口一炉yHtrwli*CmmWJH:p-1h.(u-iiijinFjff
7、OitL-jiUi信匕三船一匚giirtf"。制EmtkcjshbiMBi.d耳K,L痴5V4AH区由用曲小lia:n-口面Iw小*RMcurIamh故&Fptjilp,pwF|rh5E如g用NUMI?*-1小艾。一回现在点击到U-methods页面,规止总彳热系数用“Filmcoefficients计算。下一页将详细说明各传热系数的算法。(这仅是计算冷凝器传热系数的一种方法,还可调用Fortran子程序计算系数,参见文献1)>dlhAspenPin雪-Condenve.bkpFicEdi-VicvtfDatoToolsRu,PioWindowj-l:lpr- und
8、ui 三jBHHaa aBHBSBLBluUk. CONDENSE-D-cfllcd Bl LU?* Tirnoi口3旧I.心匐骷|倒同三|t|都|*|7|洲N*|福IaI-I11M咫%吐F回笄而-±1殉川«|二、八|二)生m:田由南SticCnnftnninflnJrfiytccim-a-Blocks曲 CONDEMSE” tjntuoQ OptionsG cun KrbyI il jhmiU N Hot HcirvcsZj Coid'HcurvM图| Fl Irbrjs: fl ptinj-B.Result-3>f?X D etailedA e-s-.il
9、t|ij "!"ijIa,Dynamicr=iC3 FlVSlr-viliHHiur*Pt6MgDup|5UMMhu山1UTfHmCNfliclentt!:HlMu4VbwaiHotstrcoinhimcccHicicrilmexhodConstantvsIlb:|片HluVtYpTfJ-,ltl."VJklfa:'PdwccIomjoorc-s-sionHotkr4丙帆nh* dMOMfio,1月间白仁liquidordGncuno.0.0120181EwH旭色的mh F:口IC'JJ巾如所卜一 工|w身 i/Ecwn 瓜二JICAMv Simi
10、JjiticnoLCalcUatehoirgeontetry上图所示是FilmCoefficients的输入页面。向前面一个例子一样,我们需要手工输入传热系数(参见文献2)。记住,只有选择总传热系数的计算方式是“Filmcoefficients.”时,才能到这个页面。在这,输入手算得到的热物流的值。蒸汽有两相,因此“vapor”和“condensing”的空处都要填写。记住单位要正确。在“coldstream”处根据手算的结果指定外面的传热系数。乙二醇只有一相,所以只需在“liquid.”处填写数据。(见下图)ixA9W»P1te-I3AfHlrPWMl|>rHkH4C
11、1;1MM-HerflfATMItnU»hV-'rmg-H口同旧1-kl科眶I叼巨二打剧粗:卓1兰I也!J3小I1TM更闺pl旦ill31£J3T10nli口I-|f口疝EN鼻丁L-W-3际PWWE0r:士J91G中山nC4MMUSL“5Lipm:,u-邛SU,1SiJan-iJ'niE耳&HelwIL,EtoerJZtriKrAlR琴0修Wwdn?lhgWrtF4u超己y,g由r-11IR*2噂二ar卓:叶-二.Il!y&r-J-rnM.idN.1卜小l$片口?«.上#Wurimary|rretweDKiD|<<JhW
12、Cid*/FinCoalteiMitiJ*rliMn曲口wcl工jrrnbcE广ComcM-ri2mc11KE9AEVIJ.H¥Cfymi-卜piltyM1匚,1.4惠日n3«,*4邛Eringipi>”u:wrhuHZ1EfeL-3支鼻口甘力工廿,1HuhElul-If!"T同口1出川后斟说a也创*Ml3*C3lHd-I"l|/川4忸卜|*Vi:IIIF=ZRJTETW囱互而73立j±l«fjlrwF四亟堡|勺/I中*-31CflBEGBrl%阳-a德盟EJ)日一就3CEW相。幼叩(ClpiiruQCiwwtit0Ujetcu
13、hne-_HaIM'?9jIWiLOdHHcjm0口用Mg口口普.“+_J即3KTO*上J:卡依奇第,甘+/用国/h*xqJ禺比<V$boi,*qNu|aa.|g.*建产仁IlsdliXnrmKiE纥卜一fi。0*如|八lliirwMimhji淅&”#如已-仁JluLeiJtI*lnEEljHa*llJrirNtal8jlci1jr,J*1i<t现在设定换热器的几何形状。左图所示是壳程的输入页面。向前面一样,输入壳程类型、管子的根数、壳程直径和管板间距。注意指明换热器的方向,这个例子中,换热器方向是垂直的。E,HNr1lI-LrijMtiltgh、irIiiIIIP
14、'1«£;intuit'V>dUM,.二.|巴刍旦二If闽叫Ta-a|jkc|jjX£型三W一半lUU叵:LI2匕1二!*FF33代审ZirwlyF囱WI温-3勺卜|*球23对0倒对Efl+诂:E;mMFXtlJj自H"1ube«l"$l叼dMseri叫”吧31网函HiQZji码r,Hg|ub的1gh|c.|-J-.I.dii.1jr寻4而手P|n?|x*+5ht>3litBlaclij!一!川!”1也卜plnns,trrrarrj0U阍山*LjHLJ山1他-3;CcfcMKurws。LI旌kU即J上0口时
15、2FwrimLcrr<erafrDS日川蔺Mi苫i4rd«Zh4a"jTniichiX监国声Tld*HgQul<dM7Fy*l管子的输入和前面的一样(参见文献1和2)注意:典型的冷凝器的管长在16ft.(5m)左右点击进入Baffles页面。I:£*Edi口日上XocfcEmEUrdon七七口才|七臼用口|口向隼1*1倒EJM;fal*l蟠312|E*1川$川凰I|F-&w,xl,心.也扣jyITT2E奇F氐由-F中If<卬中曰>a|口闻H*j!浦三四,1Gehlfld(3fl|PlWPW!二团SMi2d1口加、睡电工prDpi=&
16、amp;fli?niUHrw占即陆rjCuivfa.-Y4ddHejtvst日如gAJOmsaTiyri<ip>Hf>T-irT-fiLDT'.rafl'iCeEg/GHl/3UMh唱MhI冉Z产*Teg-/zrlriE5TL*Z&aHte*;.在心叫L科-iqbphIr4TEHidb-rflliXL.dtuiAax.qQnbss:341.£Ul|l|yte9H*zi-JHHHwiTl-ttLhsEl'11nbM,le-MirirEUk恒2=T2.!?*.-7.LaaiIsaHle>.iLtiEsCHe±/p-gnsj
17、i£卜咨月UIArgwi>0TN*E州后,入洞才口必THT1Tiifto+crCWpSimMiwNL厢冷凝器中的折流板(Baffles)有强化传热的作用。输入手算的结果。如果不知道设计值,就设定折流板的数目两倍于管子的米数。在这个例子中,管长为5米,因此10个折流板是较好的开始。折流板间距的设置与此一样。如果不知道折流板间距,输入第一块折流板与管板之间的间距(见参考文献1)点击到Nozzles页面。一沁:E-L : 口】L二加7 EU金二川.融心'J r -出曲口i'wj;厨到 说 向函制期因回 生I H 711面%i 旦-*wEU±| K ft lF
18、 bL LBzJIJ.F 慢皿型F 却叫3三对 电回LcrrvesjierDe Htl'tfl' faWEdKn叫!? EwePniFwifG- ShE-sftiit B IhIl±I。上1叩 Dp.lnuU W."*.Hb-I-H -iilvir.flplJ加13,_|为50EIj.I J.SQ Dtfkii-fcilJ马击1 Jub|JmMIn -/snzziei |tn Is,&.sfaMmimIliff IWl il?Tf Ift|381一皿 puufgta.4wnha力Qi写rrg左图所示为管口( nozzles ) 输入页面。输入管口直径
19、(参见文 献1和2的推荐值)。记住蒸汽在 管中从气相变成了液相,所以入口 的管径要大于出口管径。卜曲411rt"卓"7 率看畸TEhFICW5ihlMbw-I ffiBi :点击Next运行模拟图示为运行结果的Summary 面。检查所有物流的出口条件,确认蒸汽已经完全冷凝。bdlgKB rtHbUA - F,J - X*3品邸四Q|-| ;|良电I里|值Hl备|*1用3* w|LHd倒' l-r|- n Zj I II_ III ' I . tB/jl'z RZ这是 Exchanger Details 页面。filU (TIHOENSt jHtAt
20、X FUtlr* B(ottdiciMKJbi%:靠m,用13洞川«旧 3回口皓I网.J;arm”“!5!改115如必O l<UEiWwfff Qeaneiyfj -Xl!j-±OJlEEi3 9升,:犷修i 匚,匚区卜型ax-Q RMirfiig| t Hdef "上曰时中甲:其- 0 T KTViF!*j.S3E:ii*>:祀 匚南山上个一ml M A/,下d K。,眄: &g0 WPfW flFfrJZF«rirf产& |u川能/悔 青噌(wit miir tatMo傕 fl>u vi 昌、IT yr-F ml'jhf4KClm.L LhlD COMWILKFD cDnttfbnfanwiI Er-T eS-stij rttie;!N j ibt< r| r ji JCicbMfaf DeH*l*附.“i哗小旭触焯三不。点nir抵%才|二:1:签菊JCn二黑穿KF:上5J1或;期出% 3ij%onL1«,«131Ib-IJU'Jl ',-1 酬l'C.'匚痴 3nMim WMH,面乐而立比较实际所需的换热面积与设计值。采用10%勺设计值余量是较 安全的。如你所看到的,Aspen “计算” 了2平均传热系数(1467 W/m
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