第5讲－传热模块与压力改变模块.pdf

《ProII 与化工过程模拟》第5讲
换热器模块与压力改变模块
ModelsModels forfor HeatHeat TransferTransfer andand
PressurePressure changerchanger
(一)传热单元模型(一)传热单元模型
分类:
„ Simple Heat Exchanger
„ Rigorous Heat Exchanger
„ LNG Heat Exchanger
„ Fired Heat Exchanger
„ Air cooled Heat Exchanger
ⅰSimple HX
„ 用于加热或冷却一股流体,或进行两股流
体之间的热量交换,即进行简单的热量衡
算,而不涉及换热器的具体结构
SimpleSimple HXHX ————连接连接
S3
S1 S2
E1
S4
SimpleSimple HXHX ——模型参数模型参数
„ 规定冷侧流体、热侧流体
„ 规定冷侧流体、热侧流体的压降
„ 规定冷侧流体、热侧流体的热力学模型
„ 规定冷侧流体或热侧流体的热状态
„ 规定换热器的热交换形式(逆流、并流)和
换热器的结构(壳程数、管程数)或对数平
均温差校正因子
„ 区域分析(Zones Analysis)
对数平均温差推动力
„ 当下列假设满足时,可用最简单的表达式
确定:
1) 两种流体均为定态流动;
2) 两种流体以逆流或并流方式流动;
3) 在整个换热器内传热总系数保持为常数;
4) 每种流体都只有显焓的变化,具有恒定的
比热容;
5) 热损失可忽略不计。∆T1 −∆T2
∆TLM =
ln()∆T1 / ∆T2
对数平均温差校正因子
Q = U ⋅ A⋅∆Tm
Q = U ⋅ A⋅∆TLM ⋅ FT
∆Tm
FT = = f ()R, S
∆TLM
对单壳程双管程的换热器: T − T
R = hot()in hot(out )
Tcold ()out − Tcold (in)
R 2 +1 ⋅ ln[(1− S)/(1+ RS)]
FT =
2
⎡[]2 − S(R +1− R +1)⎤ Tcold ()out − Tcold (in)
()R −1 ⋅ ln⎢⎥ S =
2 T − T
⎣⎢[]2 − S(R +1+ R +1)⎦⎥ hot()in hot(out )
区域分析(Zones Analysis)
„ 将换热器沿温度变化方向分成若干个区域
(Zones),计算这些中间区域的物流温度,
由这些温度可对换热器的各中间温差推动
力进行校核,以确定是否有负值。如果有
负值,则软件计算即中止,并对用户发出
警告。
SimpleSimple HXHX ——应用示例应用示例(1)(1)
„ 20℃、 MPa、4000 kg/hr
流量的软水在锅炉中加热成为饱
和水蒸气进入生蒸汽总管。求所
需的锅炉供热量和饱和蒸汽的温
度。
SimpleSimple HXHX ——应用示例应用示例(2)(2)
„ 1000 kg/hr ( MPa )的饱和
水蒸汽用蒸汽过热器加热到过热
度 100 ℃( MPa),求过热
蒸汽温度和所需供热量。