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。
下面以一个例题具体说明计算过程:
例:冷流体是甲醇(38.6%)和水(61.4%)的混合物,进料温度为30℃,压力为2.0 bar,流量为5000 kg/h,压降为0.2 bar;热流体是140℃的饱和水蒸气,流量为2100 kg/h,最终冷凝成100℃的水,压降为0.2 bar。用HeatX的Shortcut设计一管壳式换热器(热流体走壳程),并求冷流体出口温度、换热器的热负荷、所需的换热面积。物性方法用SRK。
1.打开软件,新建空白模拟(图4-23)
进入Properties界面输入组分METHANOL和WATER(图4-24)。
图4-23 建立空白模拟
图4-24 Properties界面输入组分图
2.建立流程图
选择物性方法PENG-ROB,Free-water method默认STEAM-TA,点击Next进行Run Property Analysis/Setup特性分析,查看分析结果(图4-25)。
图4-25 选择物性方法图
显示二元交互参数(图4-26)。
图4-26 二元交互参数图
2.建立流程图
选择Simulation,选择Exchangers-HeatX-GEN-HS模块,热流体走壳程,建立如下的流程图(图4-27):模块名称HEATX,冷流体进料、出料名称分别为C-IN、C-OUT,热流体进料、出料名称分别为H-IN、H-OUT(图4-27)。
图4-27 模拟流程图
3.输入冷热流体进料条件
冷流体进料条件如(图4-28),温度为30℃,压力为2 bar,total flow basis选Mass质量流率,Composition选Mass-Frac质量分率。
(www.daowen.com)
图4-28 冷流体进料条件选择图
热流体进料条件如图4-29所示,温度为140℃,气相分率Vapor Fraction是1,total flow basis选Mass质量流率,进料量为2100 kg/hr,Composition选Mass-Frac质量分率。
图4-29 热流体进料条件选择图
4.输入模块参数
选择Shortcut简捷算法(图4-30),并指定热流体出口温度100℃,计算类型为Design(设计)。
图4-30 选择算法图
5.输压力降
输入冷热物流的压力降,为-0.2bar(负数表示压力降)(图4-31)。
图4-31 冷热流体压力降输入图
6.运行程序,查看结果
(1)Thermal results结果,显示冷热流体进出口温度、压力和气相分率等计算结果,其中冷流体的出口温度为102.394℃,气相分率为0.40399,热流体出口温度为100℃,气相分率为0,全部冷凝(图4-32)。
图4-32 Thermal results结果
(2)Exchanger details结果,换热面积为37.369 m2,热负荷为336136 car/sec(图4-33)。
图4-33 Exchanger details结果图
(3)Stream results结果显示(图4-34).
图4-34 Stream results结果图
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