运用aspen及其套件EDR设计换热器青海大学化工学院张鹏宇目录1.生产要求设定2.启动aspen设置前奏2.1确定合适的modle library 模块2.2建立流程图2.3输入工程标题2.4输入组分2.5选择物性方法2.6输入物流参数3.进行换热器选型3.1采用shortcut简捷计算3.2填写估计的总传热系数3.3模拟计算，列出简捷计算结果3.4按国家标准选型4.选择Detailed详细核算4.1设置冷热流体走程4.2使用Design Specification调整冷却水流率4.3设置壳程管程压降计算方式4.4设置总传热系数计算方式4.5填写冷热流体侧污垢系数4.6填写壳程管程数据4.7填写折流板及管嘴数据4.8运行计算，列出换热器详细计算结果4.8.1 exchanger details换热器详细数据4.8.2 pres drop 各程压力降及压力降分析4.8.3 流速探讨及分析5.用EDR 软件核算，出图5.1 数据传递5.2 EDR数据检查,核对补充5.3运行计算，列出换热器详细计算结果5.3.1 EDR换热器详细数据5.3.2 pres drop 各程压力降及压力降分析5.3.3 流速探讨及分析5.4列出换热器装配图5.5列出换热器布管图和设备数据5.6打印出图6.对比Aspen换热器详细计算，说明EDR其优缺点。
1.生产要求设定某生产过程中，需处理每年114000吨/年苯，现将苯从80度冷却至40度，冷却介质采用循环水。
循环水入口温度32.5度，出口温度取37.5度。
要求换热器裕度为10%~25%，换热器内流体流动阻力小于50Kpa.2.启动ASPEN设置前奏2.1选择合适的modle library 模块启动ASPEN,新打开一个空白的blank文件，该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
在heat Exchangers 下选择heatX下的GEN-HS模块。
2.2建立流程图连接物流线，建立如图所示的流程图，至此flowsheet 已经完整。
2.3输入工程标题单击下一步N，填写标题，这个可以随意。
2.4输入组分继续单击下一步，在component ID 中填写H20按回车，再填C6H6回车，物质直接出现，不用查找。
2.5选择物性方法继续单击下一步，选择物性方法。
根据一些其他文献的选择方法，我们在property method一栏下拉选择CHAO-SEA.物性方法。
2.6输入物流参数由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使水走管程，苯走壳程。
所以1与2走的水，3与4走的苯。
那么在接下来的stream 1中填写温度32.5度，设置压力为1.2个大气压。
在composition下拉选择MASS-FLOW,单位选择KG/h。
暂时设置循环水的初始流量为5000KG/h.过后将运用Design Specification 调整水的流量。
将stream 2填写37.5度，压力1.2atm.其他不设置。
将stream 3填写温度80度，压力也为1.2atm,填写苯的流量16000kg/h(根据处理114000吨苯每年而约得)。
stream 4不作设置。
3.进行换热器选型3.1采用shortcut简捷计算下一步，在blocks- B1-specification-calculation下面选择shortcut表示采用简捷计算以便进行换热器的选型。
在pressure drop下面设置冷热流体的outlet pressure压力降为0.3.2填写估计的总传热系数在UMethods 下面填写估计的换热器总传热系数为300 W/(M2*K).至此简捷计算数据已经输入完成。
3.3模拟计算，列出简捷计算结果单击下一步，按确定，在数据浏览器里的blocks-b1下的exchanger details 可以看到该换热器的热负荷为319KW.需要的换热面积为52.8M2 .与纸质版换热器设计中的325KW，51.3M2.相差不大。
可以继续采用详细核算。
3.4按国家标准选型按照换热器面积及规定6M的管长，查《化工工艺手册》从JB/T4715-1992<固定管板式换热器>中选标准系列换热器BEM450-1.6-62.5-6/25--1,单管程，单壳程，壳径450mm,换热面积62.5m2,换热管Φ25mm×2.5mm,管长6M，管数135根。
三角形排列，管心距32 mm。
4.选择Detailed详细核算4.1设置冷热流体走程现在选择Detailed 表示type 选择rating 表示详细核算。
Hot fluid 选择shell。
在exchanger specification 下面选择Hot stream outlet temperature. Value 填写40度。
表示要规定苯的出口温度为40度。
4.2使用Design Specification调整冷却水流率在此栏新建一个DS-1.在DS-1下的define新建一个S。
点击edit,开始编辑。
在type下选择stream-var ，选择2，表示要设计调整水出口（2）的输出流量。
然后选择variable为temp表示温度是可以操作的变量。
在spec下面按如图填写，target 填写37.5度表示要使水的出口温度为37.5度。
在vary栏下填type为stream-var，stream选择1，variable 填mass-flow.这些表示要调整1的水流量数据使2出口温度达到我所想要的37.5度。
然后在lower上填写40000，uper 上填写60000.表示水的调整区间。
运行后可以得到水的流量为55164Kg/h。
4.3设置壳程管程压降计算方式壳程和管程都选择calculated from geometry,表示根据换热器几何结构计算壳程和管程的压降。
LMTD不用选择，是它默认值constant就好了。
4.4设置总传热系数计算方式在U METHOD选择film coefficients,表示根据传热面两侧的膜系数计算总传热系数。
4.5填写冷热流体侧污垢系数在film coefficients 页面壳程和管程都选择calculated from geometry，表示根据换热器传热面两侧的几何结构计算膜系数。
查《化工工艺设计手册》热流体侧的污垢系数取0.000176M2*K/W,冷流体侧的污垢系数取0.00026M2*K/W.4.6填写壳程管程数据在blocks-B1-geometry 栏下的shell下的TEMA shell type选择E-One pass shell 表示单壳程。
填写包括管程数1，换热器水平安置，壳径450mm.在tubes一栏下选择管子类型光滑管，填写管程数据，包括管子根数135根，管长6000mm，管心距32mm,管外径0.025meter. 管内径0.00225meter。
4.7填写折流板管嘴数据包括19块折流板，切率25%。
管嘴设置如下。
4.8运行计算，列出换热器详细计算结果4.8.1 exchanger details换热器详细数据如上图，热负荷319KW，需要换热面积为56.9平米，实际换热面积为63.6平米，富余6.7平米。
面积裕度11%，完美满足要求。
4.8.2 pres drop 各程压力降及压力降分析如图，壳程管程压力降都小于1KPA。
远远小于50KPA,满足要求。
即壳程和管程的流动阻力都非常满足要求。
4.8.3 流速探讨及分析由上图可以看出，管程壳程流速非常平缓，这既能满足水和苯的流量要求，还能避免因流速过快而对换热器产生更多损耗。
壳程最大流速0.08m/s,管程最大流速0.28m/s,均偏小，因为软件计算结果未报警，所选换热器可用。
5.用EDR 软件核算，出图5.1 数据传递在blocks--B1--specification中选择shell and tube 表示用EDR 软件详细核算。
用EDR软件新建一个”shell and tube”空白的冷凝器设计文件后关闭。
在B1下的EDR option中把EDR 空白文件导入。
然后单击“transfer geometry to shell and tube”按钮，把ASPEN plus对冷凝器详细核算结果传入EDR软件。
5.2 EDR数据检查,核对补充在下面的几个图中，按照图中的数据，填写完整。
热流组成页面热流物性方法选择冷流组成页面冷流物性方法选择5.3运行计算，列出换热器详细计算结果5.3.1 EDR换热器详细数据在rezult -overall summary 可看到全方位的换热器详细数据5.3.2 pres drop 各程压力降及压力降分析由以上详细核算图可知，各程压力降总和50KPA，符合设计要求，比课本求压力降方法要迅速，便捷得多。
5.3.3 流速探讨及分析壳程速率为0.19m/s,管程速率为0.34m/s。
均比较小。
这是由于换热器形态以及送料大小和进出口规定温度的缘故。
5.5列出换热器装配图5.6列出换热器布管图和设备数据5.7打印出图6.对比Aspen换热器详细计算，说明EDR其优缺点。
在进行换热器详细核算的时候，EDR确实比Aspen的计算要精确，而且EDR能计算Aspen 不能计算的数据。
EDR软件是换热器的专业精细设计核算软件，能够完整地从设计直到出图。
用Aspen进行换热器的设计只够参看一些换热器基本数据，无法进行出图。
但EDR由于其功能更全，包络面更广，其也产生一些问题，用Aspen 传递数据时需要补充数据，有些不需要处理的部分也加进来了，所以会显得不够简洁明了。