Table Of Content

Моделирование процесса теплообмена в Aspen Plus Часть 1 2013 г. Типы моделей аппаратов для теплообмена, нагреватели (и охладители) Модель Описание Назначение Использование Heater Нагреватель или Задает тепловое Нагреватели, охладители, охладитель и фазовое клапаны, миксеры. состояние Насосы и компрессоры, выходного когда результаты, потока относящиеся к продукту, не важны HeatX Двухпотоковый Передает тепло Двухпотоковые теплообменник от одного потока теплообменники. Оценка к другому трубчатых теплообменников, когда геометрия неизвестна MHeatX Многопотоковый Передает тепло Теплообменники с теплообменник между любым несколькими потоками количеством тепла. Двухпотоковые потоков теплообменники. Охладители с жидким азотом. Hetran Интерфейс к B- Моделирует Трубчатые JAC Hetran трубчатые теплообменники широко теплообменники спектра конфигураций Aerotran Интерфейс к B- Моделирует Широкий спектр JAC Aerotran теплообменники конфигураций с воздушным теплообменников с охлаждением воздушным охлаждением. Моделирует экономайзеры и конвекционные секции огненных нагревателей HXFlux Расчетная Моделирует Определяет среднюю модель передачи конвективный логарифмическую тепла теплообмен разницу температур, между используя точные или теплоотводом и приближенные расчеты источником тепла HTRIIST Интерфейс к Моделирует Трубчатые программе трубчатые теплообменники HTRIIST теплообменники широкого спектра конфигураций, в том числе паровые котлы 1. Модель «Heater» Вы можете использовать «Heater» для: - нагревателей; - охладителей; - клапанов; - насосов; - компрессоров. Вы также можете использовать «Heater» для задания термодинамических свойств потока. Когда вы зададите выходные условия, «Heater» определит температурные и фазовые состояние смеси из одного или более входящих потоков. Определение входных параметров нагревателя Heater: 1. давление (или гидравлическое сопротивление) и один из перечисленных: – температура на выходе; – тепловая нагрузка или входящий поток тепла; – доля пара; – изменение температуры; – степень недогрева или перегрева; 2. температура на выходе или изменение температуры: – давление; – тепловая нагрузка; – доля пара. 3. для одной фазы используйте давление (или гидравлическое сопротивление) и один из них: – температура на выходе; – тепловая производительность или входящий поток тепла; – изменение температуры. Значение доли пара, равное 1, соответствует точке росы, 0 обозначает точку начала кипения. Потоки тепла: - для блока Heater можно указать любое количество входящих тепловых потоков; - для прямого указания чистой тепловой нагрузки нагревателя определяется только один выходной поток тепла; - чистая тепловая нагрузка – это тепло, выделившееся или поглощенное в результате изменения температуры или давления - если вы указываете только одно значение (температура или давление), Heater будет использовать суму входящих тепловых потоков как спецификацию по тепловой нагрузке. - если вы указываете две величины, Heater использует потоки тепла только для расчета чистой тепловой нагрузки. Пример Heater №1. Необходимо узнать конечную температуру материального потока (воды) с начальной температурой t = 25 °C и расходом 10 кг/с после ввода теплового потока 1500 кВт. Выберем из «Heat Exchangers» («Теплообменники») «Heater». Добавим входящий («IN») и выходящий материальный поток («OUT»). Введем используемую среду – вода. Выберем модель расчета. Введем технологические характеристики входящего потока. Для моделирования теплообменника введем недостающие параметры: тепловой поток и давление. После расчета выводим полученные данные на экран. Температура выходящего потока повысилась на (335,739-298,15) = 37,6 °С. 2. Модель «HeatX» Модель двухпоточного теплообменника: - «HeatX» осуществляет кратки или подробные вычисления коэффициента теплоотдачи аппарата и подробный расчет конструкции; - если конструкция теплообменника неизвестна или неважна, могут быть выполнены простые расчеты теплопередачи от потока к потоку (расчет теплового и материального баланса); - для подробных расчетов теплоотдачи и гидравлического сопротивления должна быть указана конструкция теплообменника. «HeatX» может моделировать теплообменники трубчатого типа: - противоточные и прямоточные; - с кожухами E, F,G, H, J и Х (по стандарту ТЕМА) с сегментными перегородками; - с кожухами E и F (по стандарту ТЕМА) с отбойными пластинами; - с гладкими и оребренными трубами. «HeatX» выполняет: - полный анализ всех зон теплообменника; - расчет теплоотдачи и гидравлического сопротивления; - точные вычисления теплопередачи, кипения и конденсации, кА в трубках, так и в межтрубном пространстве; - корреляции, встроенные или указываемые пользователем. «HeatX» не может: - выполнить расчет конструкции; - выполнить анализ механических вибраций и расчет на прочность; Задание спецификаций расчета HeatX. Выберите одну из следующих спецификаций: 1. поверхность теплопередачи или конструкция; 2. нагрузка теплообменника; 3. постоянная UA; 4. для выходящих потоков: - температура; - повышение или снижение температуры; - разница температур; - сближение температур; - степень перегрева или недогрева; - доля пара. В качестве исходных данных рассмотрим пример, в котором необходимо рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для двух водо- органических растворов. Горячий раствор в количестве G = 6 кг/с 1 охлаждается от t н =112,5 °C до t к = 40 °C. Начальная температура 1 1 холодного раствора (G =21,8 кг/с) равна t н = 20 °С. Оба рассматриваемых 2 2 раствора близки по свойствам к воде. После запуска программы выберите «Blank simulation». Далее необходимо выбрать тип теплообменника, в нашем примере выбираем HeatX. Нажимаем левой кнопкой на белом фоне экрана и размещаем теплообменник с обозначением «Heater». Добавим материальные потоки к теплообменнику. Потоки А1 и А2 являются горячими потоками, соответственно F1 и F2 – холодными. Нажмите кнопку «Next» для продолжения моделирования. Выберем единицы измерения «SI» («СИ»). Как видно из исходных данных рабочая среда в теплообменнике вода. Введем это в программу. Нажмите кнопку «Next». При дальнейшем моделировании программа предложит вам выбрать модель для расчета – выберем IDEAL. Нажмите кнопку «Next». Далее вводим технологические параметры горячего и холодного потока. Давление выбрано из среднего напора стандартного насоса (р = 4 ат). Горячий поток Холодный поток