第5章 Hysys模拟换热过程ppt课件.ppt

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1、第5章Hysys模拟换热与压力变化单元加热器/冷却器单元的自由度（1）物料平衡方程：总物料方程F1=F2组分物料方程F1·xi=F2·yi(i=1,2)（2）能量平衡方程：F1·h1+Q=F2·h2（3）压力平衡方程：P1=P2+ΔP（4）焓计算方程：入口：h1=h(T1,P1,x1,x2)出口：h2=h(T2,P2,x1,x2)（5）约束方程：x1+x2=1y1+y2=1自由度：1给定变量：ΔP常规设计规定：出口温度/热负荷换热器单元的自由度方程：2c+8个物料平衡方程：2c个（热流、冷流进出口组成相

2、同）热量传递方程：2个焓值计算方程：4个压降方程：2个（流动压降，状态变量，给经验值）变量：物料:4x（c+2）个焓：4个热负荷：1个自由度：2（c+2）+1给定变量：2个压降常规设计规定：1个出口温度/换热负荷换热设备的类型及应用换热设备的应用◆定义使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。换热设备的类型◆按用途分类冷却器冷凝器加热器换热器再沸器蒸气发生器废热(或余热)锅炉加热炉◆按换热方式分类直接接触式换热器蓄热式换热器间壁式换热器换热设备性能对比及选择◆换热器的基本要求●热量能有效地从一种流体传递到

3、另一种流体，即传热效率高，单位传热面上能传递的热量多。●换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转安全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小。●价格便宜，维护容易，使用时间长。换热器选型应考虑的因素●流体的性质。●换热介质的流量、操作温度、压力。第1节管壳式换热器一、管壳式换热器的类型◆固定管板式换热器固定管板式换热器1—封头；2—法兰；3—排气口；4—壳体；5—换热管；6—波形膨胀节；7—折流板（或支持板）；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封头；14—管箱

4、；15—排液口；16—定距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母◆浮头式换热器浮头式换热器1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳浮头式重沸器1—偏心锥壳；2—堰板；3—液面计接口◆U形管式换热器U形管式换热器1—中间挡板；2—U形换热管；3—排气口；4—防冲板；5—分程隔板◆填料函式换热器填料函式换热器1—纵向隔板；2—浮动管板；3—活套法兰；4—部分剪切环；5—填料压盖；6—填料；7—填料函二、管壳式换热器的结构◆管壳式换热器流体的流程一种流体走管内、称为管程

5、，另一种流体走管外、称为壳程。管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程.◆管箱管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。管箱结构形式1—隔板；2—管板；3—箱盖三、管壳式换热器的型号国标换热器TEMA标准换热器与GB标准换热器例如：AES500-1.6-54-6/25-4I平盖管箱，公称直径500mm，管程和壳程设计压力均为1.6MPa，公称换热面积54m2,碳素钢较高级冷拔换热管外径25mm，管长6m,4管程，单壳程的

6、浮头式换热器四、管程与壳程的确定(1)不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗；(2)需通过增大流速提高h的流体应选管程，因管程流通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速；(3)腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀；(4)压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压；(5)饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其h与流速无关；(6)被冷却的流体一般走壳程，便于散热；(7)粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面和流向都在不断变化，在Re>100即可达到湍流

7、。四、管程与壳程的确定第二节Hysys传热单元模型换热器（HeatExchanger）常规的一股热流与一股冷流的热量交换LNGHeatExchanger多股冷流与热流的集中热量交换冷却器/加热器（Cooler/Heater）以加热或者冷却工艺物流为目的的热量交换，仅计算所需热负荷空气冷却器（AirCooler）以空气为冷却介质的热量交换，可计算所需空气量火焰加热炉（加热炉）（FiredHeater(Furnace)）可用于计算物料加热或焚烧所需空气量、尾气质量等2.1、heatexchanger总传热量

8、：Q=UAΔTLMFt换热器（HeatExchanger）可以完成两侧的能量和物料平衡计算。可以解算温度、压力、热流量（包括热损失和热泄露）、物料流股流量以及UA值。UA--总传热系数（OverallHeatTransferCoefficient）与总有效传热面积的乘积计算类型计算类型计算变量核算热负荷管程或壳程出口温度给定热负荷管程或壳程出口温度根据热阻求所需要的换热面积给定管程出口温度热负荷壳程出口温度根据换热面积求热阻根据热阻求所需要