第6讲热过程单元的仿真设计(二).

CAPD基础第六讲SimulationDesignofThermalProcesses热过程单元的仿真设计（二）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换热面积、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。HeatX—详细计算HeatX—详细计算HeatX—详细计算压降分别指定热侧和冷侧的出口压力根据几何结构计算总传热系数方法(Umethods)•常数(Constant)•相态法(Phasespecificvalues)•幂函数(Powerlawexpression)•换热器几何结构(ExchangerGeometry)•传热膜系数(Filmcoefficients)详细计算采用后两种方法HeatX—详细计算膜系数法根据换热器的几何结构和流动情况分别计算热流体侧和冷流体侧的传热膜系数(Filmcoefficients)，根据管壁材料和厚度计算传导热阻，再结合给定的污垢热阻因子(Foulingfactor)计算出总传热系数U。HeatX——U-膜系数法HeatX——U-膜系数法膜系数污垢热阻因子HeatX—几何结构几何壳程管翅管嘴管程挡板HeatX—壳程参数壳程(Shell)表单中包含以下参数：壳程类型TEMAshelltypeTEMA（列管式换热器制造商协会）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ShelltobundleclearanceHeatX—管程参数HeatX—壳程类型壳程类型包含六种结构供选用：HeatX—其它壳程参数HeatX——管程参数管程(Tubes)表单中包含以下参数：•选择管类型Selecttubetype裸管Baretube翅片管Finnedtube•管程布置Tubelayout总管数Totalnumber管长Length排列模式Pattern中心距Pitch材料Material导热系数ConductivityHeatX——管程参数管程参数还有管尺寸(Tubesize)，可用两种方式输入：实际尺寸Actual内径Innerdiameter外径Outerdiameter厚度Tubethickness三选二公称尺寸Nominal直径DiameterBWG规格BirminghamwiregaugeHeatX——管程参数HeatX——管程参数HeatX—列管排列模式HeatX——管翅结构对于翅片管，还需从管翅(Tubefins)表单中输入以下参数：翅片高度Finheight翅片高度/翅片根部平均直径Finheight/Finrootmeandiameter翅片间距Finspacing:每单位长度的翅片数/翅片厚度Numberoffinsperunitlength/FinthicknessHeatX——管翅结构HeatX——管翅结构HeatX——挡板结构有两种挡板结构可供选用：1、圆缺挡板Segmentalbaffle2、棍式挡板Rodbaffle从挡板(Baffles)表单中进行选择并输入有关参数。HeatX——圆缺挡板SegmentalBaffle圆缺挡板需输入以下参数：所有壳程中的挡板总数No.ofbaffles,allpasses挡板切割分率Bafflecut(fractionofshelldiameter)管板到第一挡板的间距Tubesheetto1stbafflespacing挡板间距Baffletobafflespacing壳壁/挡板间隙Shell-baffleclearance管壁/挡板间隙Tube-baffleclearanceHeatX——圆缺挡板HeatX——圆缺挡板HeatX——棍式挡板RodBaffle棍式挡板需输入以下参数：所有壳程中的挡板总数No.ofbaffles,allpasses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TotallengthofsupportrodsperbaffleHeatX——棍式挡板HeatX——棍式挡板HeatX——管嘴管嘴即换热器的物料进出接口，需从Nozzle表单中输入以下参数：输入壳程管嘴直径Entershellsidenozzlediameters进口管嘴直径Inetnozzlediameter出口管嘴直径Outletnozzlediameter输入管程管嘴直径Entertubesidenozzlediameters进口管嘴直径Inletnozzlediameter出口管嘴直径OutletnozzlediameterHeatX——管嘴HeatX——结果查看HeatX最重要的是热参数结果(Thermalresults)，其下包括五张表单：•概况Summary•衡算Balance•换热器详情Exchangerdetails•压降/速度Predrop/velocities•分区ZonesHeatX——概况概况表单给出了冷、热物流的进、出口温度、压力、蒸汽分率(Vaporfraction)，以及换热器的热负荷(Heatduty)。HeatX——概况HeatX——换热器详情换热器详情表单给出了需要的换热器面积(Requiredexchangerarea)、实际的换热器面积(Actualexchangerarea)、清洁(Clean)和结垢(Dirty)条件下的平均传热系数(Avg.heattransfercoefficient)、校正后的对数平均温差(LMTDcorrected)、热效率(Thermaleffectiveness)和传热单元数(Numberoftransferunits)等有用的信息。HeatX——换热器详情HeatX——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HeatX——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——分区对上例选用下述换热器进行详细核算：外壳直径：325mm，公称面积：10m2，管长：3m，管径：192mm，管数：76，排列方式：正三角，管程数：2，壳程数：1，折流板间距：400mm，折流板缺口高度：79mmHeatX—应用示例