本篇文章给大家谈谈aspen换热器教程,以及aspen换热器温度交叉对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
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Aspen入门篇2—Aspen Plus 使用介绍
上一篇给大家简单介绍了化工流程模拟的一些基础知识和利用Aspen Plus解决化工生产问题的一个实例,使大家对Aspen Plus有一个感性的认识。接下来我们将基于Aspen Plus 8.4的用户界面给大家做一个 Aspen Plus 的使用介绍。
双击Aspen Plus 8.4,打开如下界面
Open选项 :打开已保存的Aspen Plus文件,这里文件格式分为两种,一种是bkp文件,另一种是apw文件;
New选项 :新建一个模拟文件,点击new,出现如下界面:(常用的有通用米制单位和化工米制单位)
点击 Blank Simulation,建立一个空白的模拟文件 ,如下图:(即为Aspen Plus的初始界面)
从上图中可以看出 ,Aspen Plus主要分为三个界面,即为Properties界面(物性界面)、Simulation界面(模拟界面)、Energy Analysis界面(能量分析界面) (不常用,这里不多加赘述)。
下面首先介绍 Properties 界面,即所说的物性界面,这一部分是完成流程模拟设计的基础,主要包括以下几个方面:
(一)设置选项 :主要包括单位选择和输出报告设置(当进行一个过程模拟时,需要求某些物理量或者参数时,单位的选择是特别重要的,默用的是METCBAR,当然也可以选择其它的单位集或者自定义单位集;输出报告设置里有选择设置某些物理量是否显示的复选框,例如摩尔流率、质量流率和体积流率等,根据需要进行必要的设置);
(二)物质输入选项 :选择要进行模拟的物质(你要做一个流程模拟,物质的选择是基础,很常见的物质可以直接将化学式或分子式输到Component ID中,至于同分异构体和一些不太常见的物质,可以在find里查询,进行选择);
(三)物性方法选择选项 :选择正确且合理的物性方法是一个模拟成功的关键(正确的物性方法对于一个模拟如同明灯之于航船,方向正确是模拟成功的必要条件,比如液相物质就不能使用维里方程或者RK方程,液液不相容体系就不能使用Wilson方程,选择正确的热力学模型对模拟来说至关重要);
(四)物性集设置选项 :选择指定条件下的物性类型(如果想查看某个条件下纯物质或者混合物的热力学性质或者传递性质,常常需要自定义一个物性集,在分析界面规定条件,代入此物性集,系统会根据条件给出此情况下的物性数据);
(五)回归选项 :对数据进行你和分析(很多方程里的参数是难以从文献里查到的,甚至根本没有数据,此时根据实验测得的数据在软件中进行拟合,回归出所需的参数,以供使用);
(六)分析选项 :查询并得到所需的物性数据设置等(这个模块通常与物性集设置结合在一起使用,比如求混合物的热力学性质,此时设定条件,进而根据所设定的物性集运行,软件系统会根据混合规则及纯物质热力学性质按照混合规则进行运算,以表格形式给出结果);
(七)结果选项 :做回归以及分析的结果查询等(结果里显示系统运算得出的物性数据和一些状态信息等,便于查询与访问)。
这里对模拟界面做一个介绍,模拟界面建立在已有的物质以及已经选择好的物性方法的基础上,建立你的流程模拟图,并设定相应的模块参数,运行模拟,得到相应的数据。流程模拟图相当于你所构建的大厦的风格,是哥特式还是罗马式,并且还需确定“大厦结构风格的具体数据”模块参数。
这里简单介绍一下各种模块,以便大家有一个简单而又直接的认识,方便大家对模块的选择。在后面会对每个模块做逐个比较详细的介绍,这里只是作为一个“眼熟的图画“。
1)混合器/分离器(Mixer/Splitters) :用于处理多条流股的混合及分离问题,尤其当需要做循环物流的分析时,可以使循环物流与进料物流通过混合器混合,而分离器可以得到多股相同性质的物流,从而进行分析,可以通过比较确定最优路线或条件。
2)闪蒸器: 主要是用来处理汽液闪蒸的问题。
3)换热器: 主要用来处理换热的问题,个人觉得处理起来使用EDR更好。
4)塔设备: 塔器在后面会详细介绍,主要是处理精馏等问题,产物纯度较高,这里不多加赘述。
5)反应器: 通过不同的输入条件选择不同的反应器处理问题。
6)压力改变器: 这里主要是泵、阀、压缩机等器械的使用,对于管线系统也有着极其重要的应用。
以上六种为最常用的六种模块,对于流程模拟的实现具有重要意义,因此正确掌握要使用的模块以及设定好模块的工作参数是极其重要的,通过这些单元模块的组合几乎可以完成绝大部分化工流程的模拟工作。
谨以此篇让大家对Aspen Plus的使用有个良好的入门认识,后面会有更详细的介绍,敬请期待哦!
下篇预告:Aspen入门篇3—Aspen Plus物性方法选择及物性估算(上)
用ASPEN Tech 的EDR模块计算换热器怎么导入数据
1:必须用HEATX模块,选择界面如下,其他参数按原来的输入
2:输入名字
3:运行,结果点开这个换热器查看结果(一定要点开来看,点开后会在你模拟文件的目录下生成EDR文件,过程提示WORRING没什么问题,不要有ERROR就行),在根目录找到以上述名字命名的文件(E101),打开即可。
Aspen换热器两股流体怎么设置不同得物性
两种方法设置物性,
1、在冷热流股前加dupl在上面设置冷热流股的热力学方法。
2、在bolcksoption里面可以设置冷热流股的热力学方法,heatx可以分别设置冷热流股,对于heater可以设置两个换热器,一个只进入冷流股一个只进入热流股,然后中间增加热量流连接,在换热器上分别设置热力学方法。
Aspen进阶篇3—换热器单元模拟
上两篇主要围绕简单单元模拟展开讲解,它们属于流程模拟里非常基础的模块,但流程模拟中的内容却不仅限于此,它主要包括了流体输送单元、换热单元、分离单元、反应单元等几个大的单元,加上不同的处理思路,从而构成丰富的流程模拟机制。
这一篇我会给大家介绍‘’大单元‘’之一 一一换热单元。换热器,顾名思义,是用来改变物体热力学状态的传热设备,比如实现给冷流体加热,给热流体冷却,以及使汽相冷凝、液相蒸发等等 。接下来将进行详细的介绍。
首先针对换热器单元模块做一个简单的介绍:
换热器Heater可以用于模拟计算单股或多股进料物流,使其变成某一特定温度、压力或相态下的单股物流;也可以通过设定条件来求解已知组成物流的热力学状态。
Heater可以进行以下类型的单相或多相计算:
I.求已知物流的泡点或者露点
II.求已知物流的过热或者过冷的匹配温度
III.计算物流达到某一状态所需热负荷
IV.模拟加热器(冷却器)或换热器的一侧
V.已知压降的阀
VI.无需知道功率的泵和压缩机
典型的Heater流程连接图
Heater 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
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时,代表出口相对于进口的压降。
Heater 的常用的几种闪蒸规定组合
接下来通过两个实例进行讲解:
Step1:打开软件,在Simulation界面建立如下的流程图
Step2:输入组分H2O
Step3:选择物性方法IAPWS-95
Step4:根据题目要求输入进料条件
Step5:根据题目要求输入模块参数
Step6:运行程序,并查看运行结果 ,从这里可以得出结论:锅炉的供热量(即热负荷)为3664.15kW。
注意:Net duty是净负荷,即不考虑损失的总负荷值;
Heat duty是实际的负荷,热负荷就是考虑热损失和其他损失的总负荷,即考虑了换热器效率之后的总负荷。
求解如下:
(1)求甲醇的出口温度和汽相分数
Step1:打开软件,在Simulation界面建立如下的流程图
Step2:输入组分 (把题中的两种物质都输入,避免待会重新输入)
Step3:选择物性方法RK-Soave,并查看二元交互作用参数
Step4:输入进料条件
Step5:输入模块参数 (负号表示压力降,有效相态使用系统默认的汽液两相)
Step6:运行之后,查看计算结果: 出口温度79.4898℃,汽化分率为0.893949
(2)求热水放出的热量
Step1:在原来的流程图上再添加一台换热器HOT
Step2:输入HOT换热器的进料条件
Step3:输入HOT换热器的模块参数
Step4:运行之后,查看计算结果 :热负荷为-1.415Gcal/h,负号表示的是热水放出的热量
(3)用HOT给COLD供热,求甲醇的出口温度
Step1:热流从HOT流向COLD,建立二者之间的热流联系,选择在Stream界面下的Heat箭头,将Material(物质)变成Heat(热),然后连接HOT与COLD
Step2:我们可以清楚的知道当两者建立热联系之后,COLD冷却器的热负荷应该由HOT提供,不应该由用户指定,此时我们可以看到Duty一栏是灰色的
Step3:重新运行,查看结果 :出口温度与第一问相同,而且我们可以看到热物流提供的热负荷与用户指定的热负荷完全相同
说明:这两股物流之间进行热交换,能量的转化率有一个限度,不可能热物流把热量全部给冷物流,而导致最终自己的温度比冷物流还低,最大的利用率可以通过夹点技术来进行分析,后面会推出关于这方面的文章,在这里不多加赘述。
换热器HeatX可以用于模拟两股物流逆流或者并流换热时的热交换过程,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主要有如下三种计算选项:
I.Shortcut:可进行简捷设计或者模拟,用较少的输入来模拟或设计一台换热器,不需要知道换热器的详细结构
II.Detailed:在知道换热器的详细结构的情况下,可进行详细的核算或模拟,但不能进行换热器设计
III.Rigorous:包括ShellTube(管壳式换热器计算)、AirCooled(空冷器计算)和Plate(板式换热器计算)选项,可进行严格的设计、核算或模拟
三者比较如下图:
下面针对这三种计算选项,分别给出介绍:
(1)Shortcut(简捷计算法)
Shortcut可以通过很少的信息输入,完成换热器的简单、快速的设计或核算,为用户提供决策进行参考。
Step1:打开软件,建立如下的流程图
Step2:进入Properties界面输入组分,选择物性方法RK-Soave,并查看二元交互作用参数
Step3:输入冷热物流进料条件
Step4:输入模块参数
运行程序,在ThermalResults/Summary页面查看结果 ,其中甲醇出口温度为79.4898℃,换热器热负荷为1.415Gcar/h,这个结果与用Heater模块算的结果完全一致,验证了其正确性。
在ThermalResults/ExchangerDetails页面查看换热面积为49.4926m2
(2)Detailed(详细计算法)
说明:这个功能在8.8及以后版本已不被使用,详细计算在8.8及以后版本全归到EDR里。
Detailed可以在知道换热器详细的几何结构的条件下,结合物流的流动情况,计算换热器的换热面积、传热系数、对数平均温差校正因子和压降等系数,进行换热器的详细核算或模拟。
Step1:接着上例的程序,将计算类型换为Detailed ,出现如下对话框,表示:Detailed选项不能用于设计,忽略吗?
选择Yes,页面出现红色标志,表示Detailed不能进行设计计算
这时候将运算类型设为Rating
Step2:设置模块参数,这一部分做起来比较复杂同时也比较繁琐,接下来我会详细说明这个部分。
接下来进入Geometry界面,设置换热器的几何结构参数,具体包括壳程(Shell)、管程(Tubes)、挡板(Baffles)和管嘴(Nozzles)。
在壳程(Shell)界面,用户可以根据具体情况规定以下参数:
壳程类型(TEMA shell type)
管程数(No. of tube passes)
换热器方位(Exchanger orientation)
密封条数(Number of sealing strip pairs)
管程流向(Direction of tubeside flow)
壳内径(Inside shell diameter)
壳/管束间隙(Shell to bundle clearance)
串联壳程数(Number of shells in series)
并联壳程数(Number of shells in parallel)
Step2(1):针对于本题,管程数为2,壳内径为850mm,壳/管束间隙为15mm
接下来进入管程(Tubes)界面,这里有三组参数可以设定:(每组参数中的具体内容则要根据具体问题来确定)
换热管类型(Select tube type)
换热管布置(Tube layout)
换热管尺寸(Tube size,实际尺寸Actual或公称尺寸Nominal)
Step2(2):本题中设置成光滑管(翅片管一般会具体说明,没说明默认为光滑管),换热管总数(Total number)为200根,排布方式(Pattern)为正方形,换热管材料(Material)采用碳钢,管长(Length)8m,管心距(Pitch)为30mm,内径(Inner diameter)为20mm,外径(Outer diameter)为25mm,其他均采用默认设置。
然后进入挡板(Baffles)界面,有两种挡板结构可供选择,分别是圆缺挡板(Segmental baffle)和折流杆(Rod baffle)。
Step2(3):本题设置为圆缺挡板,圆缺率(Baffle cut)为0.2,挡板间距(Baffle to baffle spacing)为300mm
最后输入管嘴(Nozzles)参数, 这里用户可输入以下参数:
壳程管嘴直径(Enter shellside nozzles diameters),包括进口管嘴直径(Inlet nozzle diameter)和出口管嘴直径(Outlet nozzle diameter);
管程管嘴直径(Enter tube sidenozzles diameters),包括进口管嘴直径(Inlet nozzle diameter)和出口管嘴直径(Outlet nozzle diameter)
Step2(4):本题设置壳程管嘴直径为150mm,管程管嘴直径为200mm
Step3:至此输入全部完成,运行程序,并查看结果
与简捷计算结果相比,两股物流换热后的状态以及换热器热负荷相差不大。
这里可以看出换热器面积与设计的有很大不同,从Percent over(under)design与设计(design)相比是-69.1788,而不是0,因而会有不同。
(3)Rigorous(严格计算法)
Rigorous实际上是调用EDR软件,非常严格地进行换热器的设计、模拟或核算。
Step1:计算类型选择Rigorous/Size ShellTube,指定热物流位置为壳程(Shell),运算类型选择Design, 热物流出口温度仍未100℃,而此时EDR options标签为红色,表明仍有项目没填
Step2:点击Next,进入EDR options界面,在Input/File页面输入”RIGOROUS .EDR“文件名(后缀必须是.EDR) ,表示用ShellTube进行换热器严格设计,其结果保存在上述文件中。
Step3:指定冷热物流出口压降
Step4:运行程序,即可得到设计结果。 从下第一个图中可以看出甲醇出口温度为79.8698℃,热负荷为1.41487Gcal/h,这与例3结果略有不同。在Exchanger Details中可以看到换热器面积为26.6m2,这与前面两个例子差距均很大。这里我需要解释一下为什么差距很大,简捷法计算的结果是按软件自身的传热系数计算的,计算的公式简化了许多参数,算的结果可能不准确,因而会有所不同;而在详细计算中由于加上了结构,导致了总传热系数的改变,因而换热面积会有很大不同,这就是严格计算法为何与前面两个例子差距很大的原因。
还可以从EDR Brower/Results/Results Summary/TEMA sheet界面查看换热器的详细结果,如下
(三)换热器MHeatX
换热器MHeatX可以用来模拟一个换热器有多股热物流和多股冷物流的传热情况,当然也适用于两股物流的换热器。换热器MHeatX可以保证总的能量平衡,但不考虑换热器的几何结构。
换热器MHeatX可以完成一个详细的严格的内部区域分析,以确定换热器中所有物流的内部夹点以及加热和冷却曲线。
不同的物流可有不同类型的规定。换热器MHeatX假设所有未作规定的物流均有相同的出口温度,其温度由总的能量衡算决定。
这里做到了解会用就行,不必深究,且在此我也不做例子的说明了。
以上就是换热器模拟单元的所有内容,希望藉由此篇帮助大家了解换热器的内容及其使用。前面有朋友跟我说,我的文章里文字叙述过多,不便于直观的学习,这一篇我用了大量的图表,希望能给大家一个更好地学习形式,谢谢大家的支持!
下篇预告:Aspen进阶篇4—流体输送单元模拟
aspen换热器怎么连
流程图中加入换热器模型后,在选择流股(streams)选项,这时流程图商会出现红色和蓝色的箭头,红色是必须有流股连接,蓝色非必须连接。
简单换热器的话,单股物流,两根线就够了。选择HEATX模型的话一般需要两股,热流和冷流,四根线。连接时会有提示,不要连接反了。
关于aspen换热器教程和aspen换热器温度交叉的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。