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1、2.1结构选型由操作条件分析可知换热器要求将含32%乙醇，68%水的原料从常温下 (25C)加热到泡点，热侧介质选取3公斤饱和蒸汽。具体如下表热侧（hotside）冷侧（coldside）介质名称0.3steam乙醇混合液质量流量?30000 t/y相变冷凝纯液态气相比(进/出)1/00/0进出口温度C143/14325/84进口压力KPa395106.325压降要求KPa52污垢热阻tf-K/W0.00010.0002换热量Kw?结构选型：AEM型管壳换热器，卧式，热侧流体走壳程2.2运用HTRI的Xist进行初步设计2.2.1选择设计模块：点击 Input Summary 在 Case M
2、ode 中选中 Design。工况输入：进入菜单栏点击Input Summary-Process，输入如下图:Fluid namePhaseHot FluidCold Fluid0.5eam|S1Condensing= All liquidweight fraction vaporkPamZ-K/WmmMegaWattFlaw-rateInlet fraction vapor0.95071lQOutlet fraction-apor0lCInlet temperatureOutlet temperature83.94Inlet prere35532106.325Allowable prepar
3、e dropFouling resistance0.00010.0002Fouling layer thicknessExchanger dutyDutvflow multiplierI2.2.2对热侧和冷侧的物性进行定义HTRI对物性定义主要分为以下几种：一.直接导入其他模拟软件的物性。二 自己给压力点，温度点，分别输入各点下的，焓值，粘度，比热，密度，导热系数等。三. 软件自带物性导入模拟四. 虚拟物性混合模拟进入菜单栏点击Input Summary-Hot Fluid Properties选择如下图：再点击Component，进入HTRI物性库，调用Water (IAPWS 1997)，
4、热侧物性定义结束；冷侧物性定义：本案例冷侧物性采用ASPEN模拟并导入的形式。2.3结构设计确定的结构如：换热器为卧式布置，热侧走壳程，类型为单弓型，切取百分比，折流板间距，一些管子的信息等等。在Input Summary-Geometry将确定的结构输入，如ui isii ij eumetryTEMA type日e日习 aine ueometryType| Single segmental_jIDmm rienlation PerpendicularOrientation Horizontal官Cut40幻 DHot fluid shellside，Spacing p00mmTube Geo
5、metryTypePlainJWall thicknessFfinnriLength1 mLavout angle|30千 degrees-Tube OD|35， mmT ubepa$.?eshPitchmmTubecount|18未确定的结构：管内径，管长等这些就要在Input Summary-Design-Geometry将不确定的结构设定范围，并确定Step Size具体如图：如果有其他的结构需要变动，都可以勾选进行设置。另外具体的结构设置分别可以在Geometry下具体设置，如壳体，换热管，管嘴布置等等；2.4设计计算由上图可知总共有68个结构需要进行计算，HTRI会从中选取一个相对优
6、化的方案， 提供给设计者，设计者也可以观察每个方案的具体结果，从而找出一定的规律。下图为HTRI软件选择的相对优化的方案：Process ConditionsHot ShellsideCol馆 TubesideFluid nameO.SsteamS1Flow rate林两0.10701.0417InleVOutletM(Wt. fraevap：1.0000.0000.0000.000InleUOutletT(Deg143.20143.1224.99B3.95Inlet P/Avg(kF1 a)355.538395.133106.327103.963dP/Allow./kPa)0.0100.00
7、04.780.000Foulinggg0.000100D.00D2.0CfExchanger PerformanceShell h伽m小176S5.4Actual U带-网an.78Tube h做 mK)1801.65Required U(yv/m2-k).025.09Hot regimekgravityDuty(MegaWatts)0.223?Xold regime怂Sens. LiquidArea如商.3.244EMTD(Deg t)85.2Dverdesign10.64Shell GeometryBaffle GeometryTEMAtype&4AEMBaffle type；7Singl
8、e-Seg.Shell ID(mm)179.000Baffle.Cut(PctDia：)：40 00Series1Baffle orientation沁Perpend.Parallel1j&entrar spacing(mm)300.000Orientationi(deg)0.00Crosspasses9Tube GeometryNozzlesTube type(TPlainShell inlet(mm)52.5531Tube OD(mm)25.000Shell outlet(mm)：56.645Length(m)3.000Inlet height28.850Pitch ratio心17800
9、Outlet height(mm)28.850Layout(deg)3CTube inlet(mm)26.645Tubecount的14Tube outlet(mm)6.645Tube Pa$s（斯：2Thermal Resistance, %Velocities, m/sFlow FractionsShell5.17.Shellside.2.25AOf.011Tube60.33Tubeside0.48B0756Fouling30.39.Crossflow1.78C0.1 siMetal3：56Window繇E0.050FO.OOOf3、校核及优化设计由HTRI的计算方案可知，软件选择了 AE
10、M 179x3000的结构，但是由于179的壳体管 径相对难找，所以我们在设计中进行了 219x2500的结构并进行校对。3.1选择设计模块点击 Input Summary 在 Case Mode 中选中 rating。除了输入设计过程中的所有数据外，还要将规定的其他结构尺寸输入，如例题中的壳径和管 长，最终进行一次计算，结果如图Fluid name0.3steamS1Flow rate(kg/s)3.10701.0417InletfOutletY (Wt. frac vap.)1.0000.0000.0000.000InleVOutletT(Deg C)143.20143.1224.9983
11、.95inlet H/Avg(kHa)3yb.e)383 珀.1231Ub.32/1U4.238dP/Allow.(kPa)0.8290.0004.1780.000Fouling(m2-KW)0.C001000.000200Process ConditionsHot ShellsideCold TubesideExchanger PerformanceShell h(W/m2-K)17080.4Actial U(W/m2-K)807.62Tube h(W/m2-K)1483.25Recuired U(W/m2-K)773.43Hot regime(-)GravityDuty(MegaWatts
12、)0.2282Cold regirre(-)Sens. LiquidArea(m2)3.464EMTD(Deg C)85.2Overdesign(%)4.42Shell GeometryBaffle GeometryTEMA type(-)AEMBaffle type(-)Single-Seg.Shell ID(mm)219.000Baffle cut(Pct Dia.)40.00Series(-)1Baffle orientation()Perpend.Parallel(-)1Certral spacing(mm)300.000Orientation(deg)0.00Crosspasses(
13、-)7Tube GeometryNozzlesTube type(-)PlainShell inlet(mm)52.553Tube OD(mm)25.000Shell outlet(mm)26.645Length(m)2.500Inle: height(mm)21.137Pitch ratio(-)1.2800Outlet height(mm)21.137Layout(deg)30Tube inlet(mm)26.645Tubecount(-)18Tube outlet(mm)26.645Tube Pass(-)2Thermal Resistance, %Velocities, m/sFlow FractionsShell4.73Shellside1.80A0.012Tube64.82Tubeside0.37B0.825Fouling27.31Crossflow1.54C0.109Metal3.15Window2.24E0.055F0.000
