换热器单元模拟优质推荐课件

换热器单元模拟换热器单元模拟1优选换热器单元模拟优选换热器单元模拟2换热器单元模拟6.1概述6.2加热器Heater6.3换热器HeatX多物流换热器MHeatX热通量换热器HXFlux换热器单元模拟6.1概述36.1概述换热器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。如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。

AspenPlus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6.1概述换热器是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。46.2

换热器Heater6.2换热器Heater56.2

换热器HeaterHeater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。求已知物流的泡点或者露点求已知物流的过热或者过冷的匹配温度计算物流达到某一状态所需热负荷模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）Heater可以进行以下类型的单相或多相计算：6.2换热器HeaterHeater模型66.2换热器Heater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6.2换热器Heater物料流热流入口至少一股物料流入口76.2换热器HeaterHeater模型设定参数Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态6.2换热器HeaterHeater模型设定参数Heat8闪蒸规定(Flashspecifications)有效相态(ValidPhase)温度Temperature蒸汽

Vapor-Only压力Pressure液体

Liquid-Only温度变化Temperaturechange固体

Solid-Only蒸汽分率Vaporfraction汽-液

Vapor-Liquid过热Degreesofsuperheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid过冷Degreesofsubcooling液-游离水

Liquid-Freewater热负荷Heatduty汽-液-游离水Vapor-Liquid-Freewater6.2换热器Heater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。闪蒸规定有效相态温度Temperature蒸汽Vapor9换热器单元模拟优质推荐课件10换热器单元模拟优质推荐课件11Heater的常用的几种闪蒸规定组合6.2换热器Heater压力（或压降）与右列之一出口温度热负荷或者入口热流率汽化分率温度改变过冷度或过热度出口温度或温度改变与右列之一压力热负荷汽化分率Heater的常用的几种闪蒸规定组合6.2换热器Heat12换热器单元模拟优质推荐课件13换热器单元模拟优质推荐课件14Heater-物性计算利用Heater模块可以很方便地计算混合物在给定热力学条件下的各种物性数据，如泡点、露点、饱和蒸汽压、密度、粘度等。只需将给定组成的物流导入Heater的模型参数，根据给定的热力学状态设定Heater的模型参数，并在总Setup的reportoptions中设定相应的输出参数选项即可。Heater-物性计算利用Heater模块可以很方便地计算混15Heater应用实例6.2换热器Heater例6.125℃、压力0.4MPa、流率5000kg/hr的软水在锅炉中被加热变成0.45MPa的饱和蒸汽，物性方法选用针对水（蒸汽）体系的IAPWS-95。求所需的锅炉供热量。例6.2流率为500kg/hr、压力为0.1MPa、含乙醇60%（w）、水40%（w）的饱和蒸汽在冷凝器中部分冷凝。冷凝器的压降为0，冷凝物流的汽/液比（mol）为1/1，物性方法选用UNIQUAC。求冷凝器热负荷。Heater应用实例6.2换热器Heater例6.1216HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的计算。出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）翅片效率（Finefficiency）使用设计选项时，需设定热（冷）物流的出口状态或换热负荷，模块计算达到指定换热要求所需的换热面积。3换热器HeatX所有壳程中的挡板总数（No.f)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。运算完毕后，可以在Blocks|换热器|ThermolResult|Summary查看换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果），主要包括：热／冷物流见出口温度、热／冷物流见出口压力、热／冷物流见出口汽化率、换热器热负荷管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：管程管嘴直径（Entertubesidenozzlediameters）Heatx换热器的几何结构参数冷却剂用流量222200Kg/hr，40℃，1.进口管嘴直径（Inletnozzlediameter）壳程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)圆缺挡板（Segmentalbaffle）需输入以下参数：Heatx的模型设定参数（12）热负荷(Exchangerduty)壳程采用棍式挡板（RodBaffleinShell)Heatx的模型设定参数（1）热物流出口温度(Hotstreamoutlettemperature)结果查看HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的176.3换热器HeatX6.3换热器HeatX18换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。6.3换热器HeatX逆流/并流（Countercurrent/Cocurrent)壳程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)壳程采用棍式挡板（RodBaffleinShell)裸管/低翅片管（Bare/Low-finnedTubes)用于模拟下述常见结构的管-壳式换热器：换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热19典型的HeatX流程连接6.3换热器HeatX典型的HeatX流程连接6.3换热器HeatX20Heatx的模型设定参数HeatX的设定要从HeatX的Specification页面进行操作，有四组设定参数：1、计算类型（Calculation）2、流动方式（Flowarrangement）3、运算模式（Type）4、换热器设定（Exchangerspecification）6.3换热器HeatXHeatx的模型设定参数HeatX的设定要从216.3换热器HeatX1、Calculation栏中有五个选项：（1）简捷计算（Short-cut）（2）详细计算（Detailed）（3）管壳式换热器计算（Shell&Tube）（4）空冷器计算（AirCooled）（5）板式换热器计算（Plateheatexchangers）Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX1、Calculation栏中有五222、流动方式设定包括以下选项：（1）热流体(Hotfluid)流动方式：热流体走壳程(Shell)/管程(Tube)（2）流动方向(Flowdirection)：逆流(Countercurrent)/并流(Cocurrent）/多管程流动(Multiplepasses)Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX2、流动方式设定包括以下选项：Heatx的模型设定参数6.323在换热器中，流体走管程/壳程，下列几点可作为选择的一般原则：

a)不洁净或易结垢的液体宜在管程，方便清洗。

b)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。

c)压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。

d)饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液易排出。

e)流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。

f)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX在换热器中，流体走管程/壳程，下列几点可作为选择的一般原则：243、Type选择框中有四个选项：（1）设计（Design）（2）核算（Rating）（3）模拟（Simulation）（4）最大污染（maximumfouling）只有计算类型是管壳时可选Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX3、Type选择框中有四个选项：Heatx的模型设定参数6.25Calculation与Type两组选项按下述方式配合使用：

简捷计算只能与设计或模拟选项配合。简洁计算不考虑换热器的几何结构对传热和压降的影响，人为给定传热系数和压降的数值。使用设计选项时，需设定热（冷）物流的出口状态或换热负荷，模块计算达到指定换热要求所需的换热面积。使用模拟选项时，需设定换热面积，计算两股物流的出口状态。

详细计算只能与核算或模拟选项配合。详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算实际的热面积、传热系数、对数平均温度校正因子和压降。使用核算选项时，模块根据设定的换热要求计算需要的换热面积。使用模拟选项时，模块根据实际的换热面积计算两股物流的出口状态。Calculation与Type两组选项按下述方式配合使用：26对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)中输入以下参数：Heatx的模型设定参数3换热器HeatXHeatx详细计算变量以及使用准则模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。Heatx详细计算变量以及使用准则圆缺挡板（Segmentalbaffle）需输入以下参数：典型的HeatX流程连接挡板间距（Baffletobafflespacing）（由用户指定校正系数，也可查手册）Outletpressure3换热器HeatX用于模拟下述常见结构的管-壳式换热器：b)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。Heatx的模型设定参数Heatx换热器的几何结构参数详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算。4MPa下的正十二烷。壳程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)4、换热器设定包括13个选项：（1）热物流出口温度(Hotstreamoutlettemperature)（2）热物流出口（相对于热物流入口）温降(Hotstreamoutlettemperaturedecrease)（3）热物流出口温差(Hotstreamoutlettemperatureapproach)（4）热物流出口过冷度(Hotstreamoutletdegreessubcooling)（5）热物流出口蒸汽分率(Hotstreamoutletvaporfraction)（6）冷物流出口温度(Coldstreamoutlettemperature)Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)中输入以下参数：27Heatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物流出口温差的表示方法是不同的。6.3换热器HeatXHeatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物28（7）冷物流出口（相对于冷物流入口）温升(Coldstreamoutlettemperatureincrease)（8）冷物流出口温差(Coldstreamoutlettemperatureapproach)（9）冷物流出口过热度(Coldstreamoutletdegreessuperheat)（10）冷物流出口蒸汽分率(Coldstreamoutletvaporfraction)（11）传热面积(Heattransferarea)（12）热负荷(Exchangerduty)（13）几何条件(Geometry)（详细计算时采用）Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX（7）冷物流出口（相对于冷物流入口）温升(Coldst29Heatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，冷物流出口温差的表示方法是不同的。6.3换热器HeatXHeatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，冷物30HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的计算。简洁计算可以使用最少的输入量来模拟一个换热器，不需要换热器的结构或几何结构数据；详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算。这两种计算方法的主要区别是总的传热系数的计算程序：简捷法总是采用用户规定的或缺省的总的传热系数值。详细方法采用膜系数的严格热传递方程，并能合并由于壳侧和管侧膜所带来的管壁阻力来计算总的传热系数，用这种方法时，用户需要知道几何尺寸。Heatx简捷计算与详细计算6.3换热器HeatXHeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的31Heatx详细计算变量以及使用准则详细法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，因此也需要较多的输入。详细法核算模型提供了很多缺省的选项，用户可以改变缺省的项来控制整个计算。这些选项包括以下计算变量：LMTD对数平均温差校正因子、U-methods传热系数、Filmconfficients膜系数、PressureDrop压降等。6.3换热器HeatXHeatx详细计算变量以及使用准则详细法核算模型对HeatX326.3换热器HeatXHeatx

详细计算变量以及使用准则6.3换热器HeatXHeatx详细计算变量以及使用准33变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则LMTD对数平均温差校正因子常数Constant（由用户指定校正系数，也可查手册）DefaultYes几何尺寸GeometryNoDefault用户子程序User-subroutineNoYes计算法Calculated多管程时可用多管程时可用Heatx

详细计算变量以及使用准则6.3换热器HeatX变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则LMTD常数Cons34变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则U-methods传热系数常数ConstantUvalueYesYes相态法PhasespecificvaluesDefaultYes幂函数PowerlawexpressionYesYes换热器几何尺寸ExchangerGeometryNoDefault膜系数FilmconfficientsNoYes用户子程序User-subroutineNoYesHeatx

严格计算变量以及使用准则6.3换热器HeatX变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则U-methods常35变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则Filmcoefficients膜系数常数ConstantUvalueNoYes相态法PhasespecificvaluesNoYes幂函数PowerlawexpressionNoYes由几何尺寸计算CalculatefromgeometryNoDefaultHeatx

严格计算变量以及使用准则6.3换热器HeatX变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则Filmcoeff36当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。/多管程流动(Multiplepasses)压力（或压降）与右列之一翅片高度（Finheight）简洁计算可以使用最少的输入量来模拟一个换热器，不需要换热器的结构或几何结构数据；概况（summary）area)、结垢条件下的平均传热系数(Avg.管嘴（Nozzle）表单参数输入界面：Heatx详细计算变量以及使用准则（6）冷物流出口温度(Coldstreamoutlettemperature)壳内径（Insideshelldiameter）我们可根据此信息分析换热方案是否合理以及改进设计方案的方向。概况（summary）用于模拟下述常见结构的管-壳式换热器：3换热器HeatX（2）流动方向(Flowdirection)：并联壳程数（NumberofshellsinParallel）翅片厚度（Finthickness）挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Segmentalbaffle、棍式挡板RodbaffleU-methods传热系数、Filmconfficients膜系数的计算方法中的相态法需要分别指定冷热两侧不同相态组合下的传热系数。变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则PressureDrop压降由出口压力计算OutletpressureDefaultYes由几何尺寸计算CalculatefromgeometryNoDefaultHeatx

严格计算变量以及使用准则注意：

U-methods传热系数、Filmconfficients膜系数的计算方法中的相态法需要分别指定冷热两侧不同相态组合下的传热系数。6.3换热器HeatX当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。变量计算方法简37对于压降，当指定热侧和冷侧的出口压力(Outletpressure)时，若指定值>0，代表出口的绝对压力值；指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。对于压降，当指定热侧和冷侧的出口压力(Outletpre38Heatx

换热器的几何结构参数详细计算时需输入换热器的几何结构参数。包括（以管壳式换热器为例）壳程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)等。6.3换热器HeatXHeatx换热器的几何结构参数详细计算时需输入换热器的几何39壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：壳程类型（TEMAshelltype）管程数（No.oftubepasses）换热器方位（Exchangerorientation）密封条数（Numberofsealingstrippairs）管程流向（Directionoftubesideflow）壳内径（Insideshelldiameter）壳/管束间隙（Shelltobundleclearance）串联壳程数（NumberofshellsinSeries）并联壳程数（NumberofshellsinParallel）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：Heat40管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：（1）管类型（Selecttubetype）裸管（Baretube）翅片管（Finnedtube）（2）管程布置（Tubelayout）总管数（Totalnumber）管长（Length）排列方式（Pattern）管心距（Pitch）材料（Material）导热系数（Conductivity）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：41

管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：（3）管子尺寸（Tubesize）（实际尺寸或者公称尺寸设定）实际尺寸（Actual）内径（Innerdiameter）外径（Outerdiameter）厚度（Tubethickness）公称尺寸（Nominal）直径（Diameter）BWG规格（Birminghamwiregauge）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：He42Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管程(Tubes)表单输入界面：Heatx换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX43Heatx

换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)中输入以下参数：6.3换热器HeatX翅片高度（Finheight）翅片高度（Finheight）翅片根部平均直径（Finrootmeandiameter）翅片间距（Finspacing）翅片数／单位长度（Numberoffins／unitlength）翅片厚度（Finthickness）可选项Optional翅化面积与管内面积之比（Ratiooffinnedareatoinsidetubearea）翅片效率（Finefficiency）Heatx换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(Tu44Heatx

换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)输入界面：6.3换热器HeatXHeatx换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(T45挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Segmentalbaffle、

棍式挡板RodbaffleHeatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Se46出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）棍式挡板（Rodbaffle）需输入以下参数：挡板圆缺率Bafflecut(fractionofshelldiameter)只需将给定组成的物流导入Heater的模型参数，根据给定的热力学状态设定Heater的模型参数，并在总Setup的reportoptions中设定相应的输出参数选项即可。也可通过设定条件来求已知组成物流的热力学状态。（2）流动方向(Flowdirection)：（1）简捷计算（Short-cut）汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid求已知物流的泡点或者露点Calculatefromgeometry注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物流出口温差的表示方法是不同的。管长（Length）模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）进口管嘴直径（Inetnozzlediameter）Outletpressure一般取挡板间距为壳体内径的0.出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）Heatx换热器的几何结构参数概况（summary）裸管（Baretube）所有壳程中的挡板总数（No.of

baffles，all

passes）挡板圆缺率Bafflecut(fractionofshelldiameter)管板到第一挡板间距（Tubesheetto1stbafflespacing）挡板间距（Baffletobafflespacing）最后挡板与管板间距（Lastbaffletotubesheetspacing）壳壁/挡板间隙（Shell-baffleclearance）管壁/挡板间隙（Tube-baffleclearance）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX圆缺挡板（Segmentalbaffle）需输入以下参数：出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）47Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX圆缺挡板（Segmentalbaffle）参数输入界面：Heatx换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX圆48注意：

安装折流挡板的目的是为提高管外表面传热系数，为取得良好的效果，挡板的形状和间距必须适当。

对圆缺形挡板而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。弓形缺口太大或太小都会产生"死区"，既不利于传热，又往往增加流体阻力。

挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。间距太大，不能保证流体垂直流过管束，使管外表面传热系数下降；间距太小，不便于制造和检修，阻力损失亦大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍。Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX注意：Heatx换热器的几何结构参数6.3换热器Hea49棍式挡板（Rodbaffle）需输入以下参数：Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX所有壳程中的挡板总数（No.of

baffles，all

passes）圆环内径（Insidediameterofring）圆环外径（Outsidediameterofring）支撑棍直径（Supportroddiameter）每块挡板的支撑棍总长（Totallengthofsupportrodsperbaffle）棍式挡板（Rodbaffle）需输入以下参数：Heatx换50棍式挡板（Rodbaffle）参数输入界面：Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX棍式挡板（Rodbaffle）参数输入界面：Heatx换热51管嘴（Nozzle）表单中允许用户对以下参数设定：Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX壳程管嘴直径（Entershellsidenozzlediameters）进口管嘴直径（Inetnozzlediameter）出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）管程管嘴直径（Entertubesidenozzlediameters）进口管嘴直径（Inletnozzlediameter）出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）管嘴（Nozzle）表单中允许用户对以下参数设定：Heat52管嘴（Nozzle）表单参数输入界面：Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管嘴（Nozzle）表单参数输入界面：Heatx换热器的53换热器的结果包括：概况（summary）衡算（balance）换热器详情（exchangerdetails）压降/速度（predrop/velocities）分区（zones）运算完毕后，可以在Blocks|换热器|ThermolResult|Summary查看换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果），主要包括：热／冷物流见出口温度、热／冷物流见出口压力、热／冷物流见出口汽化率、换热器热负荷Heatx

换热器的结果参数6.3换热器HeatX换热器的结果包括：Heatx换热器的结果参数6.3换热54Heatx

换热器的结果参数换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果）界面：6.3换热器HeatXHeatx换热器的结果参数换热器结果（简捷计算与详细计算都55更为详细的换热器计算结果需要在Blocks|换热器|ThermolResult|ExchangerDetails界面查看（详细计算模式下可以在此界面看到更为具体的结果）Heatx

换热器的结果参数6.3换热器HeatX更为详细的换热器计算结果需要在Blocks|换热器|56Heatx详细计算变量以及使用准则翅片效率（Finefficiency）U-methods传热系数、Filmconfficients膜系数的计算方法中的相态法需要分别指定冷热两侧不同相态组合下的传热系数。出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）压力（或压降）与右列之一壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：棍式挡板（Rodbaffle）参数输入界面：过冷Degreesofsubcooling（1）热物流出口温度(Hotstreamoutlettemperature)汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid（12）热负荷(Exchangerduty)壳程管嘴直径（Entershellsidenozzlediameters）（1）简捷计算（Short-cut）翅片数／单位长度（Numberoffins／unitlength）可选项Optional3用HeatX模块模拟一个换热器，冷却流量65800kg/hr，温度200℃，压力2.注意：对于并流或者逆流换热来讲，冷物流出口温差的表示方法是不同的。总管数（Totalnumber）Heatx换热器的几何结构参数模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）Heatx

换热器的结果参数6.3换热器HeatX详细的换热器计算结果界面：换热器的面积(requiredexchangerarea)、结垢条件下的平均传热系数(Avg.heattransfercoefficient)、校正后的对数平均温差(LMTDcorrected)和对数平均温差校正因子(LMTDcorrectionfactor)等信息。Heatx详细计算变量以及使用准则Heatx换热器的结果参57HeatX—压降/速度压降/速度表单给出了流道压降（exchangerpressuredrop）、管嘴压降和总压降；壳程错流（crossflow）和挡板窗口（windows）处的最大流速及雷诺数（reynoldsNo.）；管程的最大流速及雷诺数等有用的信息，我们可以根据这些信息调整管程数，挡板数目和切割分率，以及管嘴尺寸。HeatX—压降/速度压降/速度表单给出了流道压降（exch58HeatX—分区分区表单给出了换热器内根据冷、热流体相态对传热面积分区计算的情况，包括各区域的热流体温度、冷流体温度、对数平均温差、传热系数、热负荷和传热面积信息。我们可根据此信息分析换热方案是否合理以及改进设计方案的方向。HeatX—分区分区表单给出了换热器内根据冷、热流体相态对传59壳程管嘴直径（Entershellsidenozzlediameters）3换热器HeatXoftubepasses）2流率为500kg/hr、压力为0.e)流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。3换热器HeatX1、Calculation栏中有五个选项：包括（以管壳式换热器为例）壳程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)等。运算完毕后，可以在Blocks|换热器|ThermolResult|Summary查看换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果），主要包括：热／冷物流见出口温度、热／冷物流见出口压力、热／冷物流见出口汽化率、换热器热负荷一般取挡板间距为壳体内径的0.详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算。逆流/并流（Countercurrent/Cocurrent)（12）热负荷(Exchangerduty)Heater模型设定参数所有壳程中的挡板总数（No.实际尺寸（Actual）使用核算选项时，模块根据设定的换热要求计算需要的换热面积。3换热器HeatXarea)、结垢条件下的平均传热系数(Avg.管程管嘴直径（Entertubesidenozzlediameters）HeatX简介计算应用实例例6.3用HeatX模块模拟一个换热器，冷却流量65800kg/hr，温度200℃，压力2.8MPa的苯至100℃；冷却剂用流量222200Kg/hr，40℃，1.4MPa下的正十二烷。两股物流逆流换热，热物流走壳程。用简捷法运算。6.3换热器HeatX壳程管嘴直径（Entershellsidenozzle60换热器单元模拟换热器单元模拟61优选换热器单元模拟优选换热器单元模拟62换热器单元模拟6.1概述6.2加热器Heater6.3换热器HeatX多物流换热器MHeatX热通量换热器HXFlux换热器单元模拟6.1概述636.1概述换热器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。如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。

AspenPlus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6.1概述换热器是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。646.2

换热器Heater6.2换热器Heater656.2

换热器HeaterHeater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。求已知物流的泡点或者露点求已知物流的过热或者过冷的匹配温度计算物流达到某一状态所需热负荷模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）Heater可以进行以下类型的单相或多相计算：6.2换热器HeaterHeater模型666.2换热器Heater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6.2换热器Heater物料流热流入口至少一股物料流入口676.2换热器HeaterHeater模型设定参数Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态6.2换热器HeaterHeater模型设定参数Heat68闪蒸规定(Flashspecifications)有效相态(ValidPhase)温度Temperature蒸汽

Vapor-Only压力Pressure液体

Liquid-Only温度变化Temperaturechange固体

Solid-Only蒸汽分率Vaporfraction汽-液

Vapor-Liquid过热Degreesofsuperheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid过冷Degreesofsubcooling液-游离水

Liquid-Freewater热负荷Heatduty汽-液-游离水Vapor-Liquid-Freewater6.2换热器Heater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。闪蒸规定有效相态温度Temperature蒸汽Vapor69换热器单元模拟优质推荐课件70换热器单元模拟优质推荐课件71Heater的常用的几种闪蒸规定组合6.2换热器Heater压力（或压降）与右列之一出口温度热负荷或者入口热流率汽化分率温度改变过冷度或过热度出口温度或温度改变与右列之一压力热负荷汽化分率Heater的常用的几种闪蒸规定组合6.2换热器Heat72换热器单元模拟优质推荐课件73换热器单元模拟优质推荐课件74Heater-物性计算利用Heater模块可以很方便地计算混合物在给定热力学条件下的各种物性数据，如泡点、露点、饱和蒸汽压、密度、粘度等。只需将给定组成的物流导入Heater的模型参数，根据给定的热力学状态设定Heater的模型参数，并在总Setup的reportoptions中设定相应的输出参数选项即可。Heater-物性计算利用Heater模块可以很方便地计算混75Heater应用实例6.2换热器Heater例6.125℃、压力0.4MPa、流率5000kg/hr的软水在锅炉中被加热变成0.45MPa的饱和蒸汽，物性方法选用针对水（蒸汽）体系的IAPWS-95。求所需的锅炉供热量。例6.2流率为500kg/hr、压力为0.1MPa、含乙醇60%（w）、水40%（w）的饱和蒸汽在冷凝器中部分冷凝。冷凝器的压降为0，冷凝物流的汽/液比（mol）为1/1，物性方法选用UNIQUAC。求冷凝器热负荷。Heater应用实例6.2换热器Heater例6.1276HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的计算。出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）翅片效率（Finefficiency）使用设计选项时，需设定热（冷）物流的出口状态或换热负荷，模块计算达到指定换热要求所需的换热面积。3换热器HeatX所有壳程中的挡板总数（No.f)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。运算完毕后，可以在Blocks|换热器|ThermolResult|Summary查看换热器结果（简捷计算与详细计算都可以在此查看结果），主要包括：热／冷物流见出口温度、热／冷物流见出口压力、热／冷物流见出口汽化率、换热器热负荷管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：管程管嘴直径（Entertubesidenozzlediameters）Heatx换热器的几何结构参数冷却剂用流量222200Kg/hr，40℃，1.进口管嘴直径（Inletnozzlediameter）壳程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)圆缺挡板（Segmentalbaffle）需输入以下参数：Heatx的模型设定参数（12）热负荷(Exchangerduty)壳程采用棍式挡板（RodBaffleinShell)Heatx的模型设定参数（1）热物流出口温度(Hotstreamoutlettemperature)结果查看HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的776.3换热器HeatX6.3换热器HeatX78换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。6.3换热器HeatX逆流/并流（Countercurrent/Cocurrent)壳程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)壳程采用棍式挡板（RodBaffleinShell)裸管/低翅片管（Bare/Low-finnedTubes)用于模拟下述常见结构的管-壳式换热器：换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热79典型的HeatX流程连接6.3换热器HeatX典型的HeatX流程连接6.3换热器HeatX80Heatx的模型设定参数HeatX的设定要从HeatX的Specification页面进行操作，有四组设定参数：1、计算类型（Calculation）2、流动方式（Flowarrangement）3、运算模式（Type）4、换热器设定（Exchangerspecification）6.3换热器HeatXHeatx的模型设定参数HeatX的设定要从816.3换热器HeatX1、Calculation栏中有五个选项：（1）简捷计算（Short-cut）（2）详细计算（Detailed）（3）管壳式换热器计算（Shell&Tube）（4）空冷器计算（AirCooled）（5）板式换热器计算（Plateheatexchangers）Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX1、Calculation栏中有五822、流动方式设定包括以下选项：（1）热流体(Hotfluid)流动方式：热流体走壳程(Shell)/管程(Tube)（2）流动方向(Flowdirection)：逆流(Countercurrent)/并流(Cocurrent）/多管程流动(Multiplepasses)Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX2、流动方式设定包括以下选项：Heatx的模型设定参数6.383在换热器中，流体走管程/壳程，下列几点可作为选择的一般原则：

a)不洁净或易结垢的液体宜在管程，方便清洗。

b)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。

c)压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。

d)饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液易排出。

e)流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。

f)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX在换热器中，流体走管程/壳程，下列几点可作为选择的一般原则：843、Type选择框中有四个选项：（1）设计（Design）（2）核算（Rating）（3）模拟（Simulation）（4）最大污染（maximumfouling）只有计算类型是管壳时可选Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX3、Type选择框中有四个选项：Heatx的模型设定参数6.85Calculation与Type两组选项按下述方式配合使用：

简捷计算只能与设计或模拟选项配合。简洁计算不考虑换热器的几何结构对传热和压降的影响，人为给定传热系数和压降的数值。使用设计选项时，需设定热（冷）物流的出口状态或换热负荷，模块计算达到指定换热要求所需的换热面积。使用模拟选项时，需设定换热面积，计算两股物流的出口状态。

详细计算只能与核算或模拟选项配合。详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算实际的热面积、传热系数、对数平均温度校正因子和压降。使用核算选项时，模块根据设定的换热要求计算需要的换热面积。使用模拟选项时，模块根据实际的换热面积计算两股物流的出口状态。Calculation与Type两组选项按下述方式配合使用：86对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)中输入以下参数：Heatx的模型设定参数3换热器HeatXHeatx详细计算变量以及使用准则模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。Heatx详细计算变量以及使用准则圆缺挡板（Segmentalbaffle）需输入以下参数：典型的HeatX流程连接挡板间距（Baffletobafflespacing）（由用户指定校正系数，也可查手册）Outletpressure3换热器HeatX用于模拟下述常见结构的管-壳式换热器：b)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。Heatx的模型设定参数Heatx换热器的几何结构参数详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算。4MPa下的正十二烷。壳程采用折流板（SegmentalBaffleinShell)4、换热器设定包括13个选项：（1）热物流出口温度(Hotstreamoutlettemperature)（2）热物流出口（相对于热物流入口）温降(Hotstreamoutlettemperaturedecrease)（3）热物流出口温差(Hotstreamoutlettemperatureapproach)（4）热物流出口过冷度(Hotstreamoutletdegreessubcooling)（5）热物流出口蒸汽分率(Hotstreamoutletvaporfraction)（6）冷物流出口温度(Coldstreamoutlettemperature)Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)中输入以下参数：87Heatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物流出口温差的表示方法是不同的。6.3换热器HeatXHeatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物88（7）冷物流出口（相对于冷物流入口）温升(Coldstreamoutlettemperatureincrease)（8）冷物流出口温差(Coldstreamoutlettemperatureapproach)（9）冷物流出口过热度(Coldstreamoutletdegreessuperheat)（10）冷物流出口蒸汽分率(Coldstreamoutletvaporfraction)（11）传热面积(Heattransferarea)（12）热负荷(Exchangerduty)（13）几何条件(Geometry)（详细计算时采用）Heatx的模型设定参数6.3换热器HeatX（7）冷物流出口（相对于冷物流入口）温升(Coldst89Heatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，冷物流出口温差的表示方法是不同的。6.3换热器HeatXHeatx的模型设定参数注意：对于并流或者逆流换热来讲，冷物90HeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的计算。简洁计算可以使用最少的输入量来模拟一个换热器，不需要换热器的结构或几何结构数据；详细计算可根据给定的换热器几何结构和流动情况计算。这两种计算方法的主要区别是总的传热系数的计算程序：简捷法总是采用用户规定的或缺省的总的传热系数值。详细方法采用膜系数的严格热传递方程，并能合并由于壳侧和管侧膜所带来的管壁阻力来计算总的传热系数，用这种方法时，用户需要知道几何尺寸。Heatx简捷计算与详细计算6.3换热器HeatXHeatX模块可以对大多类型的双物流换热器进行简捷的或严格的91Heatx详细计算变量以及使用准则详细法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，因此也需要较多的输入。详细法核算模型提供了很多缺省的选项，用户可以改变缺省的项来控制整个计算。这些选项包括以下计算变量：LMTD对数平均温差校正因子、U-methods传热系数、Filmconfficients膜系数、PressureDrop压降等。6.3换热器HeatXHeatx详细计算变量以及使用准则详细法核算模型对HeatX926.3换热器HeatXHeatx

详细计算变量以及使用准则6.3换热器HeatXHeatx详细计算变量以及使用准93变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则LMTD对数平均温差校正因子常数Constant（由用户指定校正系数，也可查手册）DefaultYes几何尺寸GeometryNoDefault用户子程序User-subroutineNoYes计算法Calculated多管程时可用多管程时可用Heatx

详细计算变量以及使用准则6.3换热器HeatX变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则LMTD常数Cons94变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则U-methods传热系数常数ConstantUvalueYesYes相态法PhasespecificvaluesDefaultYes幂函数PowerlawexpressionYesYes换热器几何尺寸ExchangerGeometryNoDefault膜系数FilmconfficientsNoYes用户子程序User-subroutineNoYesHeatx

严格计算变量以及使用准则6.3换热器HeatX变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则U-methods常95变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则Filmcoefficients膜系数常数ConstantUvalueNoYes相态法PhasespecificvaluesNoYes幂函数PowerlawexpressionNoYes由几何尺寸计算CalculatefromgeometryNoDefaultHeatx

严格计算变量以及使用准则6.3换热器HeatX变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则Filmcoeff96当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。/多管程流动(Multiplepasses)压力（或压降）与右列之一翅片高度（Finheight）简洁计算可以使用最少的输入量来模拟一个换热器，不需要换热器的结构或几何结构数据；概况（summary）area)、结垢条件下的平均传热系数(Avg.管嘴（Nozzle）表单参数输入界面：Heatx详细计算变量以及使用准则（6）冷物流出口温度(Coldstreamoutlettemperature)壳内径（Insideshelldiameter）我们可根据此信息分析换热方案是否合理以及改进设计方案的方向。概况（summary）用于模拟下述常见结构的管-壳式换热器：3换热器HeatX（2）流动方向(Flowdirection)：并联壳程数（NumberofshellsinParallel）翅片厚度（Finthickness）挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Segmentalbaffle、棍式挡板RodbaffleU-methods传热系数、Filmconfficients膜系数的计算方法中的相态法需要分别指定冷热两侧不同相态组合下的传热系数。变量计算方法简捷法使用准则严格法使用准则PressureDrop压降由出口压力计算OutletpressureDefaultYes由几何尺寸计算CalculatefromgeometryNoDefaultHeatx

严格计算变量以及使用准则注意：

U-methods传热系数、Filmconfficients膜系数的计算方法中的相态法需要分别指定冷热两侧不同相态组合下的传热系数。6.3换热器HeatX当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。变量计算方法简97对于压降，当指定热侧和冷侧的出口压力(Outletpressure)时，若指定值>0，代表出口的绝对压力值；指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。对于压降，当指定热侧和冷侧的出口压力(Outletpre98Heatx

换热器的几何结构参数详细计算时需输入换热器的几何结构参数。包括（以管壳式换热器为例）壳程(Shell)、管程(Tubes)、管翅(Tubefins)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)等。6.3换热器HeatXHeatx换热器的几何结构参数详细计算时需输入换热器的几何99壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：壳程类型（TEMAshelltype）管程数（No.oftubepasses）换热器方位（Exchangerorientation）密封条数（Numberofsealingstrippairs）管程流向（Directionoftubesideflow）壳内径（Insideshelldiameter）壳/管束间隙（Shelltobundleclearance）串联壳程数（NumberofshellsinSeries）并联壳程数（NumberofshellsinParallel）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：Heat100管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：（1）管类型（Selecttubetype）裸管（Baretube）翅片管（Finnedtube）（2）管程布置（Tubelayout）总管数（Totalnumber）管长（Length）排列方式（Pattern）管心距（Pitch）材料（Material）导热系数（Conductivity）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：101

管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：（3）管子尺寸（Tubesize）（实际尺寸或者公称尺寸设定）实际尺寸（Actual）内径（Innerdiameter）外径（Outerdiameter）厚度（Tubethickness）公称尺寸（Nominal）直径（Diameter）BWG规格（Birminghamwiregauge）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管程(Tubes)表单中允许用户对以下参数进行设置：He102Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX管程(Tubes)表单输入界面：Heatx换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX103Heatx

换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)中输入以下参数：6.3换热器HeatX翅片高度（Finheight）翅片高度（Finheight）翅片根部平均直径（Finrootmeandiameter）翅片间距（Finspacing）翅片数／单位长度（Numberoffins／unitlength）翅片厚度（Finthickness）可选项Optional翅化面积与管内面积之比（Ratiooffinnedareatoinsidetubearea）翅片效率（Finefficiency）Heatx换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(Tu104Heatx

换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)输入界面：6.3换热器HeatXHeatx换热器的几何结构参数对于翅片管，还需从管翅(T105挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Segmentalbaffle、

棍式挡板RodbaffleHeatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX挡板(Baffles)中有两种挡板结构可供选用：圆缺挡板Se106出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）棍式挡板（Rodbaffle）需输入以下参数：挡板圆缺率Bafflecut(fractionofshelldiameter)只需将给定组成的物流导入Heater的模型参数，根据给定的热力学状态设定Heater的模型参数，并在总Setup的reportoptions中设定相应的输出参数选项即可。也可通过设定条件来求已知组成物流的热力学状态。（2）流动方向(Flowdirection)：（1）简捷计算（Short-cut）汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid求已知物流的泡点或者露点Calculatefromgeometry注意：对于并流或者逆流换热来讲，热物流出口温差的表示方法是不同的。管长（Length）模拟泵（仅改变压力，不涉及功率）、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）、阀门（仅改变压力，不涉及阻力）进口管嘴直径（Inetnozzlediameter）Outletpressure一般取挡板间距为壳体内径的0.出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）Heatx换热器的几何结构参数概况（summary）裸管（Baretube）所有壳程中的挡板总数（No.of

baffles，all

passes）挡板圆缺率Bafflecut(fractionofshelldiameter)管板到第一挡板间距（Tubesheetto1stbafflespacing）挡板间距（Baffletobafflespacing）最后挡板与管板间距（Lastbaffletotubesheetspacing）壳壁/挡板间隙（Shell-baffleclearance）管壁/挡板间隙（Tube-baffleclearance）Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX圆缺挡板（Segmentalbaffle）需输入以下参数：出口管嘴直径（Outletnozzlediameter）107Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX圆缺挡板（Segmentalbaffle）参数输入界面：Heatx换热器的几何结构参数6.3换热器HeatX圆108注意：

安装折流挡板的目的是为提高管外表面传热系数，为取得良好的效果，挡板的形状和间距必须适当。

对圆缺形挡板而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。弓形缺口太大或太小都会产生"死区"，既不利于传热，又往往增加流体阻力。

挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。间距太大，不能保证流体垂直流过管束，使管外表面传热系数下降；间距太小，不便于制造和检修，阻力损失亦大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍。Heatx

换热器的几何结构参数6.3换热器