ASPEN 学习笔记 17: 换热器 Heater

ASPEN 学习笔记 17: 换热器 Heater

本章的前提是了解常规的传热计算模型,在不同场景的情况下使用不同的换热器操作单元。

模型 说明 目的 应用场景
Heater 加热器或者冷却器 确定出口物流的热和相态条件 加热器、冷却器、冷凝器、
也可以表示阀门,泵和压缩机(不需要功时)
HeatX 两股物流的换热器 在两个物流之间换热 两股物流的换热器。当知道几何尺寸时,核算管壳式换热器
MheatX 多股物流的换热器 在多股物流之间换热 多股物流换热,两股物流换热,LNG换热
Hetran 管壳式换热器 提供B-JAC Hetran 管壳式换热器程序界面 管壳式换热器,釜式再沸器
Aerotran 空冷式换热器 提供B-JAC Aerotran 空冷式换热器程序界面 错流式换热器,包括空气冷却器

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  • 从Heater 的流程连接上可以看到,这个是最简单的流程,一般会知道热流的信息时,可以只给输入热流或者只给输出热流,也可以两者都给出,其差额自然就是物料得到的热值。实际在操作的时候,由于Heater的input选项中可以直接指定heat duty,因此不宜同时指定进出热流以及Heater的duty。

  • 可以在Heater的input -specification 中选择指定的条件,温度-压力-热负荷-气相分数-过热度-过冷度等等,同时在底部可以选在有效的相态。

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例题6.1

软水(温度 25℃ ,压力 0.4MPa ,流量 5000kg / h )在锅炉中被加热成 0.45MPa 的饱和蒸汽。求所需的锅炉供热量及蒸汽温度。热力学方法选择针对水(蒸汽)体系的 IAPWS-95 。

  • 组成
    • image-20220604173925196
  • 方法
    • image-20220604173938643
  • 流程
    • image-20220604173953635
  • 流股和单元操作
    • image-20220604174011022
    • image-20220604174056071
    • image-20220604174112820
  • Run
    • image-20220604174147402

例6.2

流量 500kg / h 、压力 0.1MPa 、含乙醇 60% (质量分数)和水 40% (质量分数)的饱和蒸汽在冷凝器中部分冷凝。冷凝器的压降为 0 ,冷凝后物流的汽/液比为 1 / 1 。求冷凝器热负荷及物流出口温度。若采用进出口压力均为0.1MPa 、进出口温度分别为 32℃ 和 40℃ 的循环冷却水公用工程冷凝该蒸汽,求冷却水公用工程用量。热力学方法选择 UNIQUAC 。

  • 组分
    • image-20220604193253374
  • 方法
    • image-20220604193306689
  • 流程
    • image-20220604193325536
  • 流股+block
    • image-20220604193343273
    • image-20220604193405137
    • image-20220604193442859
  • Run
    • image-20220604193504730

计算冷却水用量时,其实就是原来蒸汽被冷凝释放出热量需要被冷却水带走,冷却水的温度会升高。题中冷却水从32°C到40°C,水的压力此时对热容不敏感,题中假设均为0.1Mpa也无所谓。

修改流程

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此时填写水的进出口信息时遇到困难,在进口中就要求填写质量流量,否则输入不完整,不能进行下一步。

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根据冷却水的换热量约为 101kw,这里初始值填写 101/10*1000 = 10100 kg/hr

随后手工逐步调整,直到出口流股5 的温度为 40°C,此时流量约为 10946kg/hr

这种办法进行了手动试差,显然很浪费时间。

这里我们直接使用换热器自带的Utility段中冷却水来解决。

恢复成原流程,

进入到换热器Block,Input, Utility,New,

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填写冷却水的进出口的温度和压力

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运行之后得到

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