孙兰义教授新作《换热器工艺设计》第1章 换热器设计软件介绍与入门.pdf

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1、第1章换热器设计软件介绍与入门孙兰义2014-11-2主要内容1ASPENEDR软件1.1AspenEDR简介1.2AspenEDR图形界面1.3AspenEDR功能特点1.4AspenEDR主要输入页面1.5AspenEDR简单示例应用1.1AspenEDR简介AspenExchangerDesignandRating（AspenEDR）是美国AspenTech公司推出的一款传热计算工程软件套件，包含在AspenONE产品之中。AspenEDR能够为用户用户提供较优的换热器设计方案，AspenTech将工艺流程模拟软件和综合工具进行整合，最大限度地保证了数据的一致性，提高了

2、计算结果的可信度，有效地减少了错误操作。Aspen7.0以后的版本已经实现了AspenPlus、AspenHYSYS和AspenEDR的对接，即AspenPlus可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成转入换热器的设计计算，使AspenPlus、AspenHYSYS流程计算与换热器详细设计一体化，不必单独地将AspenPlus计算的数据导出再导入给换热器计算软件，用户可以很方便地进行数据传递并对换热器详细尺寸在流程中带来的影响进行分析。1.1AspenEDR简介AspenEDR的主要设计程序有：①AspenShell&TubeExchanger：能够设计、校核和模拟管壳式换热器

3、的传热过程②AspenShell&TubeMechanical：能够为管壳式换热器和基础压力容器提供完整的机械设计和校核③HTFSResearchNetwork：用于在线访问HTFS的设计报告、研究报告、用户手册和数据库④AspenAirCooledExchanger：能够设计、校核和模拟空气冷却器⑤AspenFiredHeater：能够模拟和校核包括辐射和对流的完整加热系统，排除操作故障，最大限度的提高效率或者找出潜在的炉管烧毁或过度焦化⑥AspenPlateExchanger：能够设计、校核和模拟板式换热器；⑦AspenPlateFinExchanger：能够设计、校核和

4、模拟多股流板翅式换热器1.1AspenEDR简介AspenShell&TubeExchanger用于管壳式换热器的详细模拟和优化设计，是新一代传热动力学模拟、设计软件。其前身是HTFS系列软件中的TASC软件，TASC是世界上非常优秀的管壳式换热器软件，早在80年代初就已进入中国，以计算准确性和工程实用性而闻名。归入AspenEDR体系的TASC软件功能更强，将所有管壳式换热器集为一体，融合了传热计算和机械强度计算，可用于多组分、多相流冷凝器，釜式再沸器，降膜蒸发器，多台换热器组等多种型式管壳式换热器的设计，并提供管束排列图。考虑到管壳式换热器是应用最广泛的换热器型式，所以将

5、着重对AspenShell&TubeExchanger管壳式换热器的热力设计进行介绍，下文中的AspenEDR如无特别说明，均指AspenShell&TubeExchanger软件。1.2AspenEDR图形界面标题栏菜单栏工具栏程序工具栏数据浏览区程序提示区数据输入区程序状态栏1.3AspenEDR功能特点AspenEDR的计算模式Design（设计）回答了“怎样的换热器能够满足给定的工况需要”。最关键的结果是换热器的几何信息。Rating/Checking（校核）回答了“这台换热器能否达到这样的热负荷”。需要设定热负荷，同时给出流体入口条件和压降估计值，软件会确定某台特定

6、的换热器是否有足够的换热面积以满足用户要求，同时计算流体的实际压降。Simulation（模拟）回答了“这台换热器能够达到多大的热负荷”。需要提供换热器尺寸和大致估算的热负荷，通常将换热器尺寸和进料热/冷流体条件以及流量固定，软件会计算出另一股流体的条件以及相应的热负荷。FindFouling（最大污垢热阻）回答了“对于已知的换热器，多大的污垢热阻值能够使其达到需要的热负荷”。之所以命名为最大污垢热阻是指该污垢热阻值是该换热器在现有换热能力下污垢热阻的最大数值。理论基础:Q=UA∆t（Q-热负荷，U-传热系数，A-换热面积，∆t-传热温差）1.3AspenEDR功能特点Asp

7、enEDR可计算的换热器类型1.3AspenEDR功能特点AspenEDR的计算方法标准算法是首先规定一系列壳侧的焓/压力点，然后结合相对应的管侧的点来确定这些焓/压力点的位置。高级算法是首先定义换热器内的一系列位置，然后计算壳侧及管侧流体流经这些点的状态（焓和压力）。一般来说，标准算法和高级算法计算出来的结果是相似的，但在计算末端空间较大的换热器时，推荐采用高级算法。1.3AspenEDR功能特点AspenEDR的物性数据来源物性计算的一般步骤：选择物性数据库－定义组分－指定组分分率－选择物性计算方法