【正文】 也要感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助過(guò)我的同學(xué)、朋友，是你們的幫助讓我在設(shè)計(jì)過(guò)程中克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，感謝你們。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)課題的全局掌控能力有了較好的提升。通過(guò)對(duì)換熱器的詳細(xì)詳細(xì)設(shè)計(jì)，得到了相關(guān)換熱器的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)。計(jì)算。同時(shí)，打開(kāi)runtime message，查看軟件提示內(nèi)容。對(duì)Runtime Message里的警告內(nèi)容暫時(shí)不用考慮。點(diǎn)擊cold fluid properties，開(kāi)始輸入冷物流物性。圖247數(shù)據(jù)輸入界面注意hot fluid properties已經(jīng)無(wú)紅色提示，點(diǎn)擊打開(kāi)，數(shù)據(jù)已輸入完畢?？砂磳?shí)際情況輸入。選擇ASTM D86曲線。圖243 熱流體數(shù)據(jù)模擬一點(diǎn)擊info下面的…按鈕，打開(kāi)數(shù)據(jù)模擬油品數(shù)據(jù)輸入界面。圖239 aspen plus simulation engine數(shù)據(jù)輸入二圖240 aspen plus simulation engine數(shù)據(jù)輸入三圖241 aspen plus simulation engine數(shù)據(jù)輸入四圖242 aspen plus simulation engine數(shù)據(jù)輸入五輸出完畢，關(guān)閉軟件。輸入cd..,回車，e:，回車。圖234 熱物流曲線物性輸入圖235 熱物流曲線數(shù)據(jù)結(jié)果運(yùn)行，計(jì)算。圖231 設(shè)備數(shù)據(jù)輸入圖232 模擬計(jì)算過(guò)程圖233 熱物流曲線數(shù)據(jù)輸入在導(dǎo)入HTRI之前，需要首先繪制冷熱物流曲線。在streamsHIinputspecifications里輸入熱物流的進(jìn)口數(shù)據(jù)。圖228 流程建立建立完成后開(kāi)始輸入物性數(shù)據(jù)。得到油品虛擬組分。尤其是輕端組分light ends。點(diǎn)擊ponentsassay/blend，選擇剛才命名的HFLOW組分，并點(diǎn)擊下側(cè)的edit，圖225。選擇setupspecificationglobal選框，輸入本次模擬的名稱。軟件計(jì)算步驟首先，對(duì)于油品等混合類不知道具體組成的情況，首選利用PROII或者aspen plus模擬油品物性，然后導(dǎo)入到HTRI中計(jì)算。20℃。計(jì)算，運(yùn)行。為解決以上問(wèn)題，參考計(jì)算殼側(cè)入口管徑為204mm，將入口管徑改為254mm。本問(wèn)題并不影響計(jì)算結(jié)果。得到設(shè)計(jì)結(jié)果，如表215所示。表214 校核設(shè)計(jì)結(jié)果一警告查看runtime message表214里面內(nèi)容，提示設(shè)計(jì)的換熱器殼側(cè)壓降太大，已經(jīng)超過(guò)了入口壓力。折流板間距為200mm。對(duì)Runtime Message里的警告內(nèi)容暫時(shí)不用考慮。同樣的方法，輸入冷流體的物性。表212 物流各組分組成組分乙炔氫氣甲烷一氧化碳水蒸氣摩爾流量kmol/h摩爾組成在物性輸入欄里輸入相關(guān)數(shù)據(jù)圖217 熱流體物性輸入界面一在phase里面，見(jiàn)圖218?！?kcal。對(duì)本例題冷熱兩股流體的極限溫差并未超過(guò)110℃，選擇固定管板式換熱器較為經(jīng)濟(jì)。，當(dāng)流速一致的情況下，兩者的設(shè)計(jì)裕量基本相同。B板間距/mm250C 續(xù)表211結(jié)構(gòu)參數(shù)工藝參數(shù)EDRHTRI折流板類型單弓形E折流板方向豎直F弓缺/%40在相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)之下：，可能原因是兩個(gè)軟件的流速計(jì)算方法不同。注意，因?yàn)楸绢}目的runtime message中的警告可以忽略，所以在上述講述過(guò)程中沒(méi)有涉及，在其他題目中應(yīng)該根據(jù)此項(xiàng)的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。發(fā)現(xiàn)殼側(cè)進(jìn)口管壓降較大。運(yùn)行。為增加BFLOW,減少EFLOW，將baffle spacing改為250mm，layout angle 改為60176。結(jié)果分析[1720]：查看表26，因Tubeside流速太?。ǎ墓艹虨?。為考察初步的設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理，將設(shè)計(jì)模式改為Rating校核模式，在校核模式計(jì)算過(guò)程 中所缺少的參數(shù)可以暫用report中的數(shù)據(jù)。注意：在樹形欄control一項(xiàng)method中，condensation選項(xiàng)，選擇純組分pure ponent為yes計(jì)算，否則，HTRI會(huì)按照含有不凝氣計(jì)算，使熱傳遞系數(shù)計(jì)算不正確，從而影響結(jié)果。其中，VMGThermo的assay可以用來(lái)分析油品數(shù)據(jù)，將在油品例題中闡述。圖212 物性輸入選擇界面雙擊樹形欄的Hot Fluid Properties，看到ponent圖標(biāo)上有紅框標(biāo)識(shí)，說(shuō)明這一項(xiàng)還需數(shù)據(jù)輸入。252。第二項(xiàng)是規(guī)定露點(diǎn)及泡點(diǎn)Specified dew/bubble point。如果知道物性，則選取第一項(xiàng)Mixture properties via grid。填寫完畢后，界面如圖211所示：圖211 數(shù)據(jù)填寫完成input summary界面流體物性輸入單擊樹形欄“Hot Fluid Properties”或“Cold Fluid Properties”會(huì)出現(xiàn)圖212物性輸入選擇界面：物性對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)果具有很大的影響。252。還有一些特殊類型的折流板，讀者可根據(jù)需要自行選用。 Baffle geometryType:折流板類型，折流板具有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。Orientation：選擇vertical垂直方向。252。 Process conditions冷熱流體流量，溫度，壓力等根據(jù)題目所給輸入。通常是先通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，得到換熱器的初始尺寸，然后進(jìn)行校核計(jì)算，經(jīng)過(guò)多次校核，得到最終的設(shè)計(jì)結(jié)果。換熱器幾何參數(shù)設(shè)定252。軟件計(jì)算步驟（）1. 打開(kāi)HTRI，在File菜單下選擇“New Shell and Tube Exchanger”界面。確定設(shè)計(jì)方案為避免因溫差過(guò)小引起的水量過(guò)大，這里選擇冷卻水升溫5℃[10]。在hot/cold fluid propertiesflash type中更改計(jì)算類型即可?？珊雎?。不可忽略。不可忽略。不可忽略。4. The Bstream flow fraction is very the design.B流所占分率太小，檢查設(shè)計(jì)內(nèi)容。不可忽略。因?yàn)槲镄酝扑惚緛?lái)就是插值法得來(lái)，軟件只是提醒一下超出溫度范圍，對(duì)結(jié)果影響不大。 Window and crossflow對(duì)單弓形折流板，~，最好接近1；對(duì)NTIW baffle，window/crossflow在2~3之間。若B流太小，E流太大，可增加折流板間距進(jìn)行調(diào)整。 熱阻(thermal resistance)一般污垢熱阻所占比例不宜超過(guò)50%。HTRI程序可以設(shè)計(jì)殼體類型、殼體直徑、管長(zhǎng)、管間距、折流板間距、折流板類型、管徑、管心距。其中，設(shè)計(jì)（design）模式需要較少的工藝條件，軟件根據(jù)提供的條件進(jìn)行計(jì)算，初步得到其他缺少的幾何結(jié)構(gòu)，熱傳遞系數(shù)和壓力降等。對(duì)固定管板式和U型管式換熱器因?yàn)殚g隙不大，不必使用密封條。 密封條也稱旁路擋板，主要防止bundleshell的泄露流。表22 常用國(guó)內(nèi)換熱管的規(guī)格材 料鋼 管 標(biāo) 準(zhǔn) 外徑mm x厚度mm碳 鋼GB81638719 x 2碳 鋼GB81638725 x 2碳 鋼GB81638725 x 不 銹 鋼GB22708019 x 2不 銹 鋼GB22708025 x 2 折流板圓缺高度單弓形圓缺型折流板的建議開(kāi)口高度為直徑的10~45%，雙弓形折流板的建議開(kāi)口高度為直徑的15~25%。 管徑與管壁管徑越小換熱器越緊湊，造價(jià)也就越低。原因如下：1. 減少管程數(shù)，2. 減少壓力，3. 每平方傳熱面的價(jià)格低。2. 采用多管程、單殼程，以水為冷卻劑時(shí)，為防止產(chǎn)生溫度交叉，冷卻水的出口溫度一般低于工藝物流的出口溫度。下表列出常用換熱器的壓降值以供參考。即兩個(gè)進(jìn)口一個(gè)出口和兩個(gè)出口一個(gè)進(jìn)口。2) “F”型當(dāng)換熱器內(nèi)存在溫度交叉或者需要多個(gè)換熱器串并聯(lián)時(shí)，可選擇此類型殼體。2) 對(duì)水冷卻器，當(dāng)管側(cè)需要定期清洗時(shí)且管側(cè)設(shè)計(jì)壓力小于10bar（g）時(shí)前封頭選擇“A”型。同時(shí)折流擋板的切口保持與豎直，以利于排除凝液和不凝氣。對(duì)立式冷凝器，當(dāng)冷凝介質(zhì)走殼程時(shí)，通過(guò)改變折流板間距能夠獲得較高的膜傳熱系數(shù)。2) 中壓狀況氣速較高，使凝液的液膜厚度薄，從而氣膜的熱阻低。如果采用立式殼程冷凝器，在死角累計(jì)的不凝氣不易排出。2. 對(duì)冷凝傳熱系數(shù)較高的物料（水蒸汽、氨氣等），可以選擇立式冷凝器。3. 當(dāng)用水做冷凝介質(zhì)時(shí)，冷卻水走管內(nèi)有利于清洗產(chǎn)生的水垢，并且容易保證較高的流速，從而產(chǎn)生較大的傳熱系數(shù)。對(duì)飽和氣體冷凝和含不凝氣的氣體分別加以說(shuō)明。2) 管束可抽出，能進(jìn)行機(jī)械清洗，能適用于結(jié)垢比較嚴(yán)重和管束腐蝕嚴(yán)重的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是：1) 最外排管子U形彎曲段因?yàn)闊o(wú)支撐，可能因跨度大而造成流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)問(wèn)題。2. U型管式換熱器圖13 BIU U形管式換熱器U形管式換熱器最大的特點(diǎn)是采用U形管式換熱器，管子兩端固定在同一管板上，因管束可以自由伸縮，故對(duì)熱膨脹的適應(yīng)能力較強(qiáng)，多用于高溫高壓和管殼壁之間傳熱溫差較大的工況。其優(yōu)點(diǎn)是：1) 管束抽出方便，便于清洗管、殼程2) 適用于殼體與管子金屬溫差超過(guò)30℃時(shí)或者冷熱流體的極限溫差超過(guò)110℃的條件，不會(huì)造成因膨脹造成的泄露。故換熱器可以用三個(gè)字母來(lái)表示。不同的換熱環(huán)境有著不同的換熱結(jié)構(gòu)。但是管程清洗較為困難，一般工藝設(shè)計(jì)讓清潔流體走管程。因此，浮頭式換熱器也適用于管、殼程介質(zhì)污垢系數(shù)較大，即管殼程都需要進(jìn)行機(jī)械清理的場(chǎng)合。此類換熱器是最為常用的類型，最為經(jīng)濟(jì)。3. 管殼式換熱器分類a) 固定管板式換熱器固定管板式換熱器兩端管板通過(guò)焊接的形式固定在殼體上。此類換熱器通常成為管殼式、板式、板翅式或板殼式換熱器。a) 蓄能式換熱器用量極少。其具體分類如下[813]：1. 按傳熱原理分類直接接觸式換熱器兩種介質(zhì)接觸，直接傳遞能量，實(shí)現(xiàn)傳熱。為了幫助學(xué)習(xí)者能夠更快的了解相關(guān)計(jì)算，特編寫此論文。對(duì)設(shè)計(jì)的換熱器通常有一些基本的要求：首先需要滿足石油、化工等生產(chǎn)工藝的換熱要求，保證所設(shè)計(jì)的設(shè)備能在指定的情況下完成換熱任務(wù)，正常工作；其次還需要保證換熱器能夠長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行而不發(fā)生故障；再次，設(shè)計(jì)的換熱器應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備占用體積小、便于維修等特點(diǎn)。在換熱器結(jié)構(gòu)上，折流擋板由單弓形發(fā)展到雙弓形、圓環(huán)形、螺旋形