化工设计-8换热设备工艺设计试卷.ppt

化工设计;第六章 换热设备工艺设计;6.1 换热器的仿真设计;;1、基本要求：首要满足工艺及操作条件要求。在工艺条件下长期运转，安全可靠，不泄露，维修清洗方便。满足工艺要求的传热面积，尽量有较高的传热效率。 2、介质流程：常用介质流程安排： 腐蚀性介质宜走管程，可降低对外壳材质的要求； 毒性介质走管程，泄露的概率小； 易结垢的介质走管程，便于清洗和清扫； 压力较高的介质走管程，减少对壳体机械强度要求； 温度高的介质走管程，可改变材质，满足介质要求； 黏度较大、流量小的介质选在壳程，提高传热系数。;3、终端温差：由工艺过程需要而定，理想温差如下： 热端的温差，应在20℃以上； 用水或其他冷却介质冷却时，冷端温差可以小些，但不要低于5℃； 当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点5℃以上； 空冷器的最小温差应大于20℃； 冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝组分的露点低5℃。;4、流速：流速提高，流体湍流程度增加，可提高传热系数，有利于冲刷污垢，但流速过大，磨损严重，甚至造成设备震动，影响操作和使用寿命，能量消耗也将增加。 ;5、压力降：一般考虑随操作压力不同而有一个大致的范围。压力降的影响因素较多，但通常希望换热器的压力降在下述参考范围内或附近。 ;6、传热膜系数：传热面两侧传热膜系数如相差较大时，数值较小一侧将成为控制传热效果的主要因素，应尽量增大其数值，最好使两侧的传热膜系数大体相同。增加传热膜系数的方法： 缩小通道截面积，以增大流速； 增设挡板或促进产生湍流的插入物； 管壁上加翅片，提高湍流程度； 糙化传热表面，用沟槽或多孔表面，对于冷凝或沸腾等有相变化的传热过程来说，可获得大的膜系数。;;;;;;;;传热单元模型的分类;;Heater 加热器模型;;Heater — 连接;1、闪蒸规定 (Flash specifications) (1) 温度 Temperature (2) 压力 Pressure (3) 温度改变 Temperature change (4) 蒸汽分率 Vapor fraction (5) 过热度 Degrees of superheating (6) 过冷度 Degrees of subcooling (7) 热负荷 Heat duty;;2、有效相态 (Valid Phase) (1) 蒸汽 (2) 液体 (3) 固体 (4) 汽-液 (5) 汽-液-液 (6) 液-游离水 (7) 汽-液-游离水;;Heater — 物性计算; 温度20℃、压力0.41MPa、流量4000kg/hr的软水在锅炉中加热成为0.39MPa的饱和水蒸气，求所需的锅炉供热量。 ; 流量为1000kg/hr、压力为0.11MPa、 含乙醇70%w、水30%w的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比(摩尔)=1/3。求冷凝器热负荷。 ;HeatX 换热器模型;;HeatX — 连接;计算类型 Calculation 流动方式 Flow arrangement 换热器设定 Exchanger specification;;计算栏目中有三个选项： 1、简捷计算 Short-cut 2、详细计算 Detailed 3、Hetran 精确计算 Hetran Rigorous 输出换热器设计专用软件的输入文件供其精确计算。 Type选择框中也有三个选项： 1、设计 Design 2、核算 Rating 3、模拟 Simulation 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。简捷计算不考虑换热器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，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。;流动方式设定包括： 1、热流体(Hot fluid)流动空间： 壳程(Shell)/管程(Tube) 2、流动方向(Flow direction)： 逆流 (Countercurrent) 并流 (Co-current) 多管程流动 (Multiple passes);;1、逆流 Countercurrent;1. 热物流出口温度 (Hot stream outlet temperature) 2. 热物流出口温降 (H