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ASPEN+PLUS+塔设计案例
&&aspen plus 模拟塔计算(简单塔复杂塔吸收塔)
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aspen多vary多design specs的设计规定和塔板数对回流比灵敏度分析
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在radfrac中可以很容易的用n个vary同时控制n个design specs，可是在一个大的流程或是其他模块中，要用n个vary同时控制n个design specs经常用到却不好实现了（flowsheeting options中的design spec只能一个vary控制1个design spec），请问有什么方法实现？？？我自己尝试用optimization来实现，觉得逻辑上没有问题，可是模拟却一直出错，得不到合适的结果。附件是一个例子，用optimization来解决：规定radfrac塔顶和塔底产品组成，求塔顶采出量和回流比。望指点！！！！
在孙兰义的那本书第105页中，采用radfrac模块，进行回流比和理论板数的灵敏度分析时，直接将进料位置用calculator设置为FSTAGE=0.43*NSTAGE，可是实际上各回流比下最佳进料位置会有较大变化，直接用一常数乘以理论板数不合理吧？？若要求每次计算都要求进口在最佳进料位置的话，此灵敏度分析应如何设置？是不是灵敏度分析和optimization共同实现？同样用附件中的例子。
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本帖最后由 KalvinMa 于
16:00 编辑
我觉得你的第一个问题，用两个变量来实现两个产品纯度不能算是优化问题。自变量和因变量相等的数学问题有唯一解，不存在优化的空间。第二个问题关于进料位置的优化可以尝试一下A+里面的NQ 曲线的功能，应该可以满足你的要求。
那第一个问题该如何实现？ flowsheeting options里的design spec只能一个vary对应一个design spec啊……&
我就是这么做的。但是存在矛盾现象，用NQ曲线总是提示报错，得不到我希望的塔板数。不太明白应该怎么调。&
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littlekiss的管辖
我觉得你的第一个问题，用两个变量来实现两个产品纯度不能算是优化问题。自变量和因变量相等的数学问题有唯 ...
我就是这么做的。但是存在矛盾现象，用NQ曲线总是提示报错，得不到我希望的塔板数。不太明白应该怎么调。
第二个问题NQ曲线应该可以解决！模拟只出现了2个警告，估计应该没有影响吧？
WARNING WHILE GENERATING RESULTS FOR UNIT OPERATIONS BLOCK: "C1" (MODEL:
"RADFRAC")
OUTSIDE LOOP TOLERANCE&
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我觉得你的第一个问题，用两个变量来实现两个产品纯度不能算是优化问题。自变量和因变量相等的数学问题有唯 ...
那第一个问题该如何实现？ flowsheeting options里的design spec只能一个vary对应一个design spec啊……
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我就是这么做的。但是存在矛盾现象，用NQ曲线总是提示报错，得不到我希望的塔板数。不太明白应该怎么调。 ...
第二个问题NQ曲线应该可以解决！模拟只出现了2个警告，估计应该没有影响吧？
*& &WARNING WHILE GENERATING RESULTS FOR UNIT OPERATIONS BLOCK: &C1& (MODEL:
& && &&RADFRAC&)
& && &OUTSIDE LOOP TOLERANCE WAS SATISFIED BUT DESIGN SPEC ITERATION
& && &(MIDDLE LOOP) FAILED TO CONVERGE. REACHED AN OPTIMUM VALUE.
& && &Iteration =&&2&&Feed Stage = 12&&Objective Function =&&0.89853E+06
& && &Iteration =&&3&&Feed Stage = 10&&Objective Function =&&0.89853E+06
& && &Feed tray optimization converged for NSTAGE =&&27
& && &&&Optimum feed stage = 11&&Objective Function =&&0.89588E+06
&&*& &WARNING WHILE GENERATING RESULTS FOR UNIT OPERATIONS BLOCK: &C1& (MODEL:
& && &&RADFRAC&)
& && &NQ CURVE &1& STOPPED AT STAGE &27& SINCE THERE IS NO SIGNIFICANT
& && &CHANGE IN OBJECTIVE FUNCTION WHEN INCREASING NUMBER OF STAGES.
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第二个问题NQ曲线应该可以解决！模拟只出现了2个警告，估计应该没有影响吧？
*& &WARNING WHILE GENER ...
这两个报警没有影响的。第一个是说当理论板数为27时，如果进料板是10或12时模型不收敛。这很正常，并不是在任何位置上进料都能得到合格的产品。第二个说NQcurve的计算满足目标函数变化不大的停止条件了，不用再往下算了。
恩，谢谢！问题解决一个了！
第一个问题有什么好的建议吗？&
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本帖最后由 KalvinMa 于
16:44 编辑
那第一个问题该如何实现？ flowsheeting options里的design spec只能一个vary对应一个design spec啊……
第一个问题已经解决了吧！现在是一个自变量和因变量相等的问题，不存在优化，应该是有唯一解的，强非线性的有多解的不算，就是存在多解也要通过初值来将模型收敛到正确的解上面去。不管你的vary和design spec之间是如何对应的，最终都是一样的解，因为解是唯一的。你可以试着换一换组合，看解是不是一样的就行了。
可能我们对问题的理解有歧义，问题一中试图用optimization解决问题只是我浅显的理解，别受到误导啊，呵呵。
问题一，多vary控制多个design spec，麻烦下载附件例子帮忙修改一下。用其他方法实现radfrac模&
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第一个问题已经解决了吧！现在是一个自变量和因变量相等的问题，不存在优化，应该是有唯一解的，强非线性 ...
可能我们对问题的理解有歧义，问题一中试图用optimization解决问题只是我浅显的理解，别受到误导啊，呵呵。
问题一，多vary控制多个design spec，麻烦下载附件例子帮忙修改一下。用其他方法实现radfrac模块里design specs相同的功能（附件例题中为：通过改变塔顶采出量和回流比实现塔顶和塔底产品要求）
这个例子修改好的话，对于一个大的流程，n个vary同时控制n个design specs的问题就迎刃而解了。
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可能我们对问题的理解有歧义，问题一中试图用optimization解决问题只是我浅显的理解，别受到误 ...
您可能是想搞明白怎么对全流程做设计规定，这个问题可以用流程级的Design Spec来实现。可以在Flowsheet | Design Spec下面实现。和在塔里面做是一样的。但对塔的设计规定来说，用塔内部的设计规定会很容易收敛，拿到外面就很难说了，有时候不是很好收敛的。我没有7.2的软件，用8.8帮您改了一下，不知道您能不能打开。里面设了4个设计规定，前两个一组，后两个一组，两组里面的Vary是对调的，主要是想验证一下，问题是不是会收敛到同一个解上，也就上前面说的不是优化问题，而应有唯一解。您可以一次激活一组就行了。模型里故意把你原来塔里的馏出量和回流比改了一下，因为原来的值刚好离解很近，Design Spec都不用算就收敛了。
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嗯嗯嗯！！！分析透彻！就是要做全流程设计规定！
打不开，版本太高级了
麻烦把四个设计规定截一下图，我自己在7.2里调试吧。
谢谢啦~~~~~~~~~~~&
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您可能是想搞明白怎么对全流程做设计规定，这个问题可以用流程级的Design Spec来实现。可以在Flowsheet | ...
嗯嗯嗯！！！分析透彻！就是要做全流程设计规定！
打不开，版本太高级了
麻烦把四个设计规定截一下图，我自己在7.2里调试吧。
谢谢啦~~~~~~~~~~~
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ASPEN.PLUS.10.0单元操作模型
单元操作模型参考手册ASPEN PLUS 参考手册 第 1 卷 单元操作模型 包括全部 ASPEN PLUS 单元操作 模型和 Pres-Relief 模型的详细技术参考信息 本手册中的信息也可以在在线帮助和提示中得 到 模型按单元操作类型分成章 每个模型的参考信息包括模型和它的常用用法的说明 流 程连接图 必须提供的模型的规定的使用 重要方程和关联式以及其它相关的信息 关于使用所有 ASPEN PLUS 单元操作模型和一般信息的步骤和过程都在 ASPEN PLUS 用户指南 上 在 ASPEN PLUS 在线帮助和提示上也能得到ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第1章混合器和分流器第１ 章 混合器和分流器本章说明混合和分离物流的单元操作模型 模型 Mixer 说明 物流混合器 模型是 目的 把多股物料流汇合成 一股物流 把入口物流分成多个 规定的出口物流 把每个入口子物流分 成多个规定的出口物 流 用于 混合三通型 物流混 合操作 增加热流 增加功流 分流器 Bleed(排气) 阀 分流器 流体固体分 离器FSplit SSplit分流器 子物流分流器Mixer--物流混合器使用 Mixer 把多股物流汇合成一股物流 Mixer 模型混合三通类型或其它类型的混合操 作 Mixer 把物流 或热流或功流 混合成一个物流 分别为热流和功流从 Model Library 中选择 Heat Q 和 Work W Mixer 图标 一个单一的 Mixer 模块不能混合不同类型的物 流 物料流 热流 功流Mixer 流程连接物料流入口 出口 至少两股物料流 一股物料流 一股水倾析物流可选的1-1ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第1章混合器和分流器热流入口 出口 至少两股热流 一股热流功流入口 出口 至少两股功流 一股功流规定 Mixer使用 Mixer Input Flash Options 物流混合器输入闪蒸选项 页规定操作条件 当混合热 流或功流时 Mixer 不需要任何规定 当混合物料流时 你可以规定出口压力或压降 如果 你规定了压降 Mixer 确定入口物流压力的最小值 并且使用压降计算最小的入口物流压力 下的出口压力 如果你不规定出口压力或压降 Mixer 使用入口物流中最小的压力作为出口 压力 你可以选择下面有效的相态 有效的相态 Vapor-Only Liquid-Only V apor-Liquid Vapor-Liquid-Liquid Liquid Free-Water ? Vapor-Liquid Free-Water ? Solid-Only?固体 Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes相态数 1 1 2 3 1 2 1游离水 No No No No Yes Yes No相态 V L ― ― ― ― S在 Setup Specifications Global 全局的设定规定 水计算 复选框页上选择 Use Free Water Calculations 使用游离ASPEN PLUS 10 版单元操作模型1-2第1章混合器和分流器当执行游离水计算时 可使用可选的水倾析物流 如果你不在 Mixer BlockOptions SimulationOptions Mixer 模块选项模拟选项 页或 Setup SimulatioinOptions Calculations 设定模拟选项计算 页上规定 Mass Balance Only Calculations 仅计算质量平衡 Mixer 执行绝热计算以确定产品的出口温度 使用下面的表格输入 Mixer 规定和浏览结果 使用这个窗口 Input BlockOptions Results Dynamic 去做 输入操作条件和闪蒸收敛参数 替换这个模块的物性 模拟选项 检定的诊断水平和报告选 项的全局值 浏览 Mixer 模拟结果 规定动力学模拟参数Fsplit--分流器FSplit 把相同类型的物流 物料流 热流或功流 混合并把结果物流分成两股或更多相 同类型的物流 所有出口物流具有与混合后的入口物流相同的组成和条件 对于相应的热流 和功流分别从 Model Library 模型库 中选择 Heat(Q)和 Work(W)FSplit 图标 使用 FSplit 做分流器的模型 例如 Bleed(泄压)阀 FSplit 不能把一股物料流分成不同类型的物流 例如 FSplit 不能把一股物料流分成一 股功流和一股物料流 要模拟每个出口物流的每个子物流的量不同的分流器 使用 SSplit 模块 要模拟出口物 流的组成和性质不同的分流器 使用 Sep 模块或 Sep2 模块FSplit 流程连接物料流入口 出口 至少一股物料流 至少两股物料流1-3ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第1章混合器和分流器热流入口 出口 至少一股热流 至少两股热流功流入口 出口 至少一股功流 至少两股功流规定 FSplit分流物料流对每个出口物流 除去一个出口物流之外 给定下述规定之一 l 混合后的入口物流的分率 l 摩尔流率 l 质量流率 l 标准液体体积流率 l 实际体积流率 l 在所有其它规定已满足后 剩余的分率 FSplit 把剩余物流的流率作为未规定的出口物流的流率以满足物料平衡 你可以给出下 述规定之一的摩尔 质量或标准液体体积流率 l 整个物流 l 物流内关键组分子集 要规定一个出口物流中一个组分的流率或一个组分组的流率 在 Input Specifications 输 入规定 页上 规定一组关键组分和关键组分组的总流率 组分流率总和 并在 Input KeyComponents 输入关键组分 页上定义组中的关键组分 出口物流与混合的入口物流具有相同的组成 由于这个原因 当你规定了一个关键组分 的流率时 出口物流的总流率将会大于你规定的流率 当 FSplit 有多个入口时 你可以做下述中的之一 l 在 FSplit Input FlashOptions FSplit 输入闪蒸选项 页上输入出口压力 l 出口压力的缺省值为入口物流中的最低压力值分流热流或功流除了一个出口物流不规定以外 对于每个出口物流规定混合后的热或 功的分率 FSplit 把任何剩余的热和功作为未规定的出口物流的热和功以满足能量平衡 使用下面的表格对 FSplit 输入规定和浏览结果 使用这个窗口 Input BlockOptionsASPEN PLUS 10 版 单元操作模型去做 输入分流的规定 闪蒸条件和计算选项以及与分流的规定 有关的关键组分 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选1-4第1章混合器和分流器Results项的全局值 浏览出口物流的分流分率以及物料和能量平衡结果SSPLIT--子物流分流器SSplit 混合物料流并把结果物料流分成两股或多股物流 要模拟出口物流中每个子物流 不同的分流器 使用 SSplit 模型 出口物流中的子物流都与混合的入口中的子物流一样具有相同的组成 温度和压力 只 有子物流流率不同 要模拟出口物流中组成和性质不同的子物流 使用 Sep 模块或 Sep2 模 块SSplit 流程连接物料流入口 出口 至少一股物料流 至少两股物料流规定 SSplit对于每个子物流 给出下述中的规定之一 l 入口子物流的分率 l 摩尔流率 l 质量流率 l 标准液体体积流率 SSplit 把每个子物流的剩余的流率作为未规定的物流流率 当子物流是 CISOLID 类型 时 你不能规定标准液体体积流率 当子物流是 NC 类型时 不能规定摩尔和标准液体体积 流率 你可以规定下述规定之一的摩尔或质量流率 l 整个子物流 l 子物流内组分子集 你可以在一个出口物流的子物流中规定一个组分的流率 通过定义一个关键组分并规定 这个关键组分的流率来实现 类似的 你可以在一个出口物流的子物流中规定一个组分组的 流率 通过定义一个关键组分组并规定组分组的总流率 组分流率总和 出口物流中的子物流与混合的入口物流的相应子物流具有相同的组成 由于这个原因 当你规定了一个关键的流率时 出口物流中子物流的总流率将会大于你规定的流率1-5 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第1章混合器和分流器当 SSplit 有多个入口时 你可以做下述之一 l 在 Input FlashOptions 页上输入出口压力 l 出口压力的缺省值为入口物流中的最低压力值 所有出口物流的组成 温度 压力和其它子物流变量都与混合的入口物流的相同 只是 子物流流率不同 使用下面的表格输入 SSplit 规定并浏览结果 使用这个窗口 Input BlockOptions Results 去做 输入分流的规定 闪蒸条件和计算选项以及与分流的规定 有关的关键组分 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选 项的全局值 浏览每个出口物流中每个子物流的分率 以及物料和能量 平衡结果ASPEN PLUS 10 版单元操作模型1-6第2章分离器第２ 章 分离器本章说明组分分离器 模型 Flash2 闪蒸罐和液-液分离器的单元操作模型 目的 用严格气 -液或气 -液- 液 平衡 把进料分成两股 出口物流 用严格气-液-液平衡 把 进料分成三股出口物流 把进料分成两股液体出 口物流 根据规定的流率或分流 分率 把入口物流组分 分成多股出口物流 根据规定的流率 分率 或纯度 把入口物流组 分分成两股出口物流 模型是 用于 闪蒸罐 蒸发器 罐 单级分离器说明 两股出口流的闪蒸罐分液Flash3 Decanter Sep三股出口流的闪蒸罐 液-液倾析器 组分分离器Sep2两股出口流的组分分 离器倾析器 有两个液相的 单级分离器 倾析器 有两个液相和 没有气相的单级分离器 组分分离操作 例如蒸 馏和吸收 当分离的细 节不知道或不重要时 组分分离操作 例如蒸 馏和吸收 当分离的细 节不知道或不重要时你可以把 Flash2 Flash3 和倾析器模型生成加热或冷却曲线图表Flash2--两股出口流的闪蒸罐Flash2 是用来模拟闪蒸罐 蒸发器 分液罐和其它的单级分离器 Flash2 完成气-液或 气-液-液平衡计算 当你规定了出口条件时 Flash2 能确定一股或多股入口物流混合物的热 和相态情况Flash2 流程连接2-1ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第2章分离器物料流入口 出口 至少一股物料流 一股气相物料流 一股液相物料流 一股水倾析物流如果存在三相 可选的液体出口流将包括两个液相你可以规定气相物流中液体和/或固体的夹带量热流入口 出口 任意股热流 可选的 一股热流 可选的如果你在 Input Specification Sheet 上只给出一个规定 温度或压力 Flash2 用入口热流 总和作为负荷规定 否则 Flash2 只使用入口热流计算净热负荷 净热负荷是入口热流的总 和减去实际的 计算的 热负荷 你可以使用一个可选的出口热流作为净热负荷规定 Flash2使用 Input Specification 页的所有必须的规定和有效的相态 下面的选项 你可以选择下面的选项 Vapor-Liquid Vapor-Liquid-Liquid Vapor-Liquid-FreeWater 固体 Yes or no Yes or no Yes or no 相态数 2 3 2 对有效相态 你可以选择游离水 No No Yes使用 Input FlashOptions 输入闪蒸选项 页规定温度和压力估值以及闪蒸收敛参数 使用 Input Entrainment 输入夹带量 页规定气相物流中液体和固体的夹带量 使用 Hcurves 窗口规定可选的加热或冷却曲线 使用下面的表格输入 Flash2 规定并浏览结果ASPEN PLUS 10 版单元操作模型2-2第2章分离器使用这个窗口 Input Hcurves Block Options Results Dynamic去做 输入闪蒸规定 闪蒸收敛参数和夹带量的规定 规定加热或冷却曲线表和浏览结果列表 替换这个模块的物性 模拟选项 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CalculationOptions 页上选择其中的一种方法 如果你选择了系统的最小吉布斯自由能方法 下面的内容必须和热力学相一致 l 物性模型 l 模块性质方法 你不能使用系统的最小吉布斯自由能方法 当 你规定 两个液相分离的性质方法 液-液分布系数 KLL 计算的内置的 关联式 液-液分布系数 KLL 计算的用户子 程序 在这个页上 Properties PhaseProperty Input CalculationOptions Input CalculationOptionsASPEN PLUS 10 版单元操作模型2-6第2章分离器两个液相的等逸度法在物性规定上不受限制 Decanter 模型在吉布斯自由能不是最小时 求解效率Decanter 模型出口物流通常是平衡的 但是 你可以在 Input Efficiency 输入效率 页 上规定分离效率来说明偏离平衡程度 如果你在 Input CalculationOptions 页上选择了 Liquid-FreeWater for Valid Phase 液-游离水的有效相态 那么就不能规定分离效率固体夹带量如果存在固体夹带 它们不参与相平衡计算 但是 参与焓平衡 你可以使用 Input Entrainnent 页规定第一个液相出口物流中的固体夹带量 Decanter 把任何剩余的固体放在第 二个液相出口物流中Sep--组分分离器Sep 模型用来混合物流并把结果物流按照每个组分的分离规定分成两股或更多的物料 流 当分离情况不详或不重要 但知道每个组分的分离情况时 你可以用 Sep 来代替严格分 离模型以节省计算时间 如果你正在模拟模块的所有出口物流的组成和条件是相同的 可以使用 FSplit 模块代替 SepSep 流程连接物料流入口 出口 至少一股物料流 至少两股物料流热流入口 出口 无出口热流 在入口和出口物料流之间焓不同的一股物料流 可选的规定 Sep对每个出口物流的每个子物流 除去其中的一个之外 页对物流中的每个存在的组分规定下述规定之一 l 在相应入口子物流中的组分分率2-7使用 Sep 的 Input SpecificationsASPEN PLUS 10 版单元操作模型第2章分离器l 组分的摩尔流率 l 组分的质量流率 l 组分的标准液体体积流率 Sep 把剩余的流率作为未规定的出口物流相应的子物流的流率 使用下面的表格输入 Sep 规定和浏览结果 使用这个窗口 Input BlockOptions Results 去做 输入分离的规定 闪蒸规定以及混合的入口和每个出口物流 的收敛参数 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览 Sep 模拟结果入口压力使用 Sep 的 Input Feed Flash Sep 输入进料闪蒸规定 页规定压降或入口处的压力 当 Sep 有一个以上的入口物流时 这是有用的 入口压力缺省为最小的入口物流压力出口物流条件使用 Sep Input Outlet Flash 页规定出口物流的条件 如果你不规定出口物流的条件 Sep 使用入口温度和压力Sep2 --两产品组分分离器Sep2 模型用来把入口物流组分分离成两个出口物流 Sep2 类似于 Sep 但是 Sep2 提供 了各种各样的规定 Sep2 允许组分的纯度 摩尔分率 规定 你可以使用 Sep2 代替一个严格的分离模型 例如蒸馏或吸收 当分离情况未知或不重 要时 Sep2 节省计算时间 如果你所做模型的模块的所有出口物流的组成和条件都是相同的 你可以用 FSplit 代替 Sep2Sep2 流程连接物料流入口 出口 至少一股物料流 两股物料流ASPEN PLUS 10 版单元操作模型2-8第2章分离器热流入口 出口 无入口热流 在入口和出口物料流之间焓不同的一股物料流 可选的规定 Sep使用 Input Specifications 页规定物流和/或组分分率和流率 每个子物流规定的数目必须 和子物流中的组分数目相等 你可以输入下面这些物流规定 l 去两个出口物流之一的全部入口物流的分率 l 一个出口物流的总的质量流率 l 一个出口物流的总的摩尔流率 MIXED 或 CISOLID 类型的子物流 l 一个出口物流的总的标准液体体积流率 MIXED 类型的子物流 你可以输入下面这些组分规定 l 去两个出口物流之一的进料中的组分分率 l 一个出口物流中一个组分的质量流率 l 一个出口物流中一个组分的摩尔流率 MIXED 或 CISOLID 类型的子物流 l 一个出口物流中一个组分的标准液体体积流率 MIXED 类型的子物流 l 一个出口物流中一个组分的质量分率 l 一个出口物流中一个组分的摩尔分率 MIXED 或 CISOLID 类型的子物流 Sep2 分别处理每个子物流 而不 l 规定两个出口物流的总流率 l 对每个组分输入一个以上的流率或分率规定 l 在一个物流中既输入一个组分的摩尔分率又输入质量分率规定 使用下面的表格输入 Sep2 规定和浏览结果 使用这个窗口 Input BlockOptions Results 去做 对于混合的入口和每个出口物流 输入分离的规定 闪蒸规 定以及收敛参数 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览 Sep2 模拟结果入口压力使用 Input Feed Flash 输入进料闪蒸规定 页规定压降或入口处的压力 当 Sep2 有一 个以上的入口物流时 这个信息是有用的 入口压力缺省为最小的入口物流压力出口物流条件使用 Input Outlet Flash 页规定出口物流的条件 使用入口温度和压力 如果你不规定出口物流的条件 Sep22-9ASPEN PLUS 10 版单元操作模型
第3章换热器第３ 章 换热器本章说明换热器和加热器 和冷却器 序界面的单元操作模型 模型是 模型 Heater HeatX 说明 加热器或冷却器 两股物流的换热器 的单元操作模型 以及提供到 B-JAC 换热器程目的 确定出口物流的热和 相态条件 在两个物流之间换热MHeatX多股物流的换热器在多股物流之间换热Hetran Aerotran管壳式换热器 空冷换热器提供 B-JAC Hetran 管 壳式换热器程序界面 提 供 B-JAC Aerotran 空冷换热器程序界面用于 加热器 冷却器 冷凝器 等等 两股物流的换热器 当知 道几何尺寸时 核算管壳 式换热器 多股热流和冷流换热器 两股物流的换热器 LNG 换热器 管壳式换热器 包括釜式 再沸器 错流式换热器 包括空气 冷却器Heater--加热器 /冷却器你可以用 Heater 模型表示 l 加热器 l 冷却器 l 阀 l 泵 不需要有关功的结果 l 压缩机 不需要有关功的结果 你也可以用 Heater 模型设定物流的热力学条件 当你规定了出口条件时 Heater 可确定一股或多股入口物流混合物的热和相状况Heater 流程连接3-1ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第3章换热器物料流入口 出口 至少一股物料流 一股物料流 一股水倾析物流可选的热流入口 出口 任意股热流 可选的 一股热流 可选的如果你在 Specification 页上只给出一个规定 温度或压力 Heater 模型用入口热流总 和作为负荷规定 否则 Heater 模型用入口热流只计算净热负荷 净热负荷是入口热流的总 和减去实际的 计算的 热负荷 你可以使用一个可选的出口热流的净热负荷规定 Heater对所有必需的规定和有效相态 使用 Heater 模型的 Input Specification 页 露点计算是气相分率为 1 的两相闪蒸或三相闪蒸 泡点计算是气相分率为 0 的两相闪蒸或三相闪蒸 用 Heater 模型的 Input FlashOptions 页规定估算的温度和压力以及闪蒸收敛参数 用 Hcurves 窗口规定可选的加热或冷却曲线 此模型无动力学特性 压降固定在稳态值 出口流率由质量平衡来确定 使用下面的表格对 Heater 输入规定和浏览结果 使用这个窗口 Input Hcurves Block Options Results 去做 输入操作条件和闪蒸收敛参数 规定加热或冷却曲线表和浏览图表结果 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览 Heater 的模拟结果固体当物流包含有固体子物流或当你需要电解质化学性质计算时 Heater 可以模拟带有固体 的流体相态 所有相态都处于热力学平衡状态 固体和流体相态一样保留相同的温度 固体子物流 固体子物流中的物料流不参与相平衡计算 电解质化学性质计算 在 Properties Specifications Global 全局的性质规定 页或 Heater BlockOptions Properties 加热器模块选项性质 页上 你可能需要电解质化学性质计算 固 体盐参与液-固相平衡和热力学平衡计算 盐存在于 MIXED 子物流中HeatX--两股物流的换热器HeatX 模型用来模拟各种各样的管壳式换热器类型包括 l 逆流和同向流ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 3-2第3章换热器l 弓形折流挡板 TEMA 型 E F G H J 和 X 型壳体 l 圆盘形折流挡板 TEMA 型 E 和 F 型壳体 l 裸管和低翅片管 HeatX 模型可完成具有单相和两相物流的传热系数和压降估算的全部区域分析 对严格 的传热系数和压降计算 必须提供换热器的几何尺寸 如果换热器的几何尺寸不知道或不重要 HeatX 模型可完成简单的核算 例如 仅完成 能量和物料平衡计算 HeatX 模型有估算显热 核沸腾和冷凝液膜系数的关联式 HeatX 模型不能 l 完成设计计算 l 完成机械振动分析 l 估算污垢系数HeatX 流程连接物料流入口 出口 一个热侧入口物流 一个冷侧入口物流 一个热侧出口物流 一个冷侧出口物流 在热侧一个水倾析物流 在冷侧一个水倾析物流可选的 可选的规定 HeatX当规定 HeatX 模型时 考虑下面这些问题 l 使用简单的 简捷法 核算还是严格核算 l 模块应该有什么规定 l 应该怎样计算对数平均温差校正因子 l 应该怎样计算传热系数 l 应该怎样计算压降 l 可以得到什么设备规定和几何尺寸信息 上述这些问题的回答确定了完成模块输入所需的信息量3-3你必须提供下述规定之一ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第3章换热器l 换热器面积或几何尺寸 l 换热器热负荷 l 热流或冷流的出口温度 l 在换热器两端之一处的接近温度 l 热流或冷流的过热度/过冷度 l 热流或冷流的气相分率 l 热流或冷流的温度变化 使用下面的表格对 HeatX 输入规定和浏览结果 使用这个窗口 Setup Options Geometry UserSubroutines Hot-Hcurves Cold-Hcurves BlockOptions Results Detailed Results Dynamic 去做 规定简捷或详细的计算 流动方向 换热器压降 传热系数 计算方法和膜系数 规定热侧和冷侧不同的闪蒸收敛参数和有效相态 HeatX 收 敛参数和模块规定报告选项 规定壳程和管程的结构 并指明任何翅片管 折流挡板或管 嘴 规定用户定义的 Fortran 子程序的参数来计算整个的传热系 数 LMTD 校正因子 管壁液体滞留量或管壁压降 规定热流的加热或冷却曲线表和浏览结果表 规定冷流的加热或冷却曲线表和浏览结果表 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览结果 质量和能量平衡 压降 速度和区域分析汇总 浏览详细的壳程和管程的结果以及关于翅片管 折流挡板和 管嘴的信息 规定动力学模拟的参数简捷法核算与严格法核算比较HeatX 有两种核算模型 简捷法和严格法 用 Setup Specifications 页上的 Calculation Type 核算类型 字段来规定简捷法或严格法核算 在简捷法核算模型中 你可以使用最少的输入量来模拟一个换热器 简捷法核算不需要 换热器结构或几何尺寸数据 对于严格法核算模型 你可以用换热器几何尺寸去估算 l 膜系数 l 压降 l 对数平均温差校正因子 严格法核算模型对 HeatX 提供了较多的规定选项 但也需要较多的输入 严格法核算模型提供了很多缺省的选项 你可以改变缺省的项来控制整个计算 下面这 个表列出了具有有效值的这些选项 这些有效值将在下面一段中加以说明 变量 LMTD Correction Factor LMTD 校 正因子 Heat Transfer CoefficientASPEN PLUS 10 版计算方法 常数 几何尺寸 用户子程序 常数值在简捷法模型中可采用 Default No No在严格法模型中可采用 Yes Default YesYes3-4Yes单元操作模型第3章换热器Coefficient 传热系数特定相态的值 幂率表达式 膜系数 换热器几何尺寸 用户子程序 Film 常数值 Coefficient 特定相态的值 膜系数 幂率表达式 由几何尺寸计算 Pressure Drop 出口压力 压降 由几何尺寸计算Default Yes No No No No No No No Default NoYes Yes Yes Default Yes Yes Yes Yes Default Yes Default计算对数平均温差校正因子换热器的标准方程是Q = U ? A ? LMTD这里 LMTD 是对数平均温差 通用方程是 此方程用于纯逆流流动的换热器Q = U ? A ? F ? LMTD这里 LMTD 是校正因子 F 考虑了偏离逆流流动的程度 在 Setup Specifications 页上用 LMTD Correction Factor 区域输入 LMTD 校正因子 在简捷法核算模型中 LMTD 校正因子是恒定的 在严格法核算模型中 使用 Setup Specifications 页上的 LMTD Correction Method 区域规定 HeatX 怎样计算 LMTD 校正因子 你可以从下面的计算选项中选择 如果 LMTD 校正方法是 Constant Geometry User subroutine 那么 你输入的 LMTD 校正因子是常数 HeatX 用换热器规定和物流性质计算 LMTD 校正因子 你提供一个用户子程序来计算 LMTD 校正因子计算传热系数在 Setup U Methods 设定传热系数方法 页确定怎样计算传热系数 你可以在简捷法或严格法核算模型中使用下面这些选项 如果计算方法是 Constant value Phase-specific values HeatX 使用 传热系数常数值 换热器每个传热区域传热系 数不同 指明热流和冷流的相 态 传热系数的幂率表达式看成 物流流率的函数 允许有下面三个附加值 设定计算方法并且你规定 常数值 每个区域一个常数值Power law expression幂率表达式的系数在严格法核算模型中 如果计算方法是那么3-5 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第3章换热器Exchanger geometry Film coefficients User subroutineHeatX 用换热器几何尺寸和物流性质估算膜系数来计算传热系数 HeatX 用膜系数计算传热系数 你可以用 Setup Film Coefficients 页 上的任何选项来计算膜系数 你提供一个用户子程序来计算传热系数膜系数在简捷法核算模型中 HeatX 模型不计算膜系数 在严格法核算模型中 如果你在传热 系数计算方法中使用膜系数或换热器几何尺寸 HeatX 计算传热系数 使用1 1 1 = + U hc hh这里hc hh= 冷流膜系数 = 热流膜系数要选择一个选项计算膜系数 可在 Setup Film Coefficients 页上 设定 Calculation Method 计算方法 下面是可用的方法 如果计算方法是 Constant value Phase-specific values HeatX 使用 膜系数常数值 换热器每个传热区域 相态 的不同膜系数 指明物流的相 态 膜系数的幂率表达式看成物 流流率的函数 换热器几何尺寸和物流性质 来计算膜系数 并且你规定 用于整个换热器的常数值 每个相态的常数值Power law expression Calculate geometry from幂率表达式的系数热流和冷流膜系数计算方法是互相独立的 可以使用适合你的换热器的任何计算方法组 合压降计算要想输入换热器热侧和冷侧的压力或压降 使用 Setup Pressure Drop 设定压降 页的 Outlet Pressure 出口压力 区域 在简捷法核算模型中压降是恒定的 在严格法核算模型中 你可以通过在 Setup PressureDrop 页设定压力选项来选择怎样计 算压降 下面的压降选项是可用的 如果压力选项是 Outlet Pressure 出口压 力 Calculate from geometry 由几何尺寸计算 HeatX 用 PipelineASPEN PLUS 10 版那么 你必须输入物流的出口压力或压降 HeatX 用换热器几何尺寸和物流性质计算压降管线模型来计算管侧压降3-6你可以设定压降关联式和在 Setup单元操作模型第3章换热器PressureDrop 页上 Pipeline 模型使用的液体滞留量换热器结构换热器结构指换热器内整个流动的型式 如果你对于传热系数 膜系数或压降计算方法 选择 Calculate From Geometry 选项 你可能需要在 Geometry Shell 页中输入一些有关换热器 结构的信息 这页包括的区域是 l TEMA 型换热器壳体类型 参看下面的图 TEMA 壳体类型 l 管程数 l 换热器方向 l 折流板上管数排布 l 密封圈数 l 垂直的换热器管程流动3-7ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第3章换热器Geometry Shell 页也包含了两个重要的壳体尺寸 l 壳体内径 l 壳体到管束的最大直径的环形面积 下图显示出了壳体的尺寸注 Outer Tube Limit 管束外层的最大直径 Shell Diameter 壳体直径 Shell to Bundle Clearance 壳层到管束的环形面积折流挡板的几何尺寸壳侧膜系数和压降计算需要壳体内挡板的几何尺寸 在 Geometry Baffles 挡板的几何 尺寸 页上输入挡板的几何尺寸 HeatX 模型可以计算弓形折流挡板壳体和圆盘形折流挡板壳体的壳侧值 需要的其它信 息根据折流挡板的类型来确定 对于弓形折流挡板 需要的信息包括 l 折流挡板切口高度 l 折流挡板间距 l 折流挡板面积 对于圆盘形折流挡板 需要的信息包括 l 环形直径 l 支承盘的几何尺寸 下面两个图显示了折流挡板的直径 在 Dimensions for Segmental Baffles 弓形折流挡板 的直径 图中 Baffle Cut 折流挡板的切口高度 是壳体直径的分率 所有的中心距都是沿 直径方向的ASPEN PLUS 10 版单元操作模型3-8第3章换热器注 Baffle Cut 折流挡板的切口高度 Tube Hole 管孔 Shell to Baffle Clearance 壳层到折流挡板的环形面积注 Rod Diameter 圆盘直径 Ring Outside Diameter 环外径 Ring Inside Diameter 环内径管子的几何尺寸计算管侧膜系数和压降需要管束的几何尺寸 HeatX 模型也用这个信息从膜系数来计算 传热系数 在 Geometry Tubes 管子的几何尺寸 页上输入管子的几何尺寸 你可以选择一个裸管换热器或低翅片管换热器 这一页包括的区域为 l 管子总数 l 管子长度 l 管子直径 l 管子的排列 l 管子的材质 下面两个图显示了管子的排列型式和翅片的尺寸3-9ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第3章换热器管嘴几何尺寸压降计算包括换热器管嘴处的压降计算 在 Geometry Nozzles 管嘴的几何尺寸 页上 输入管嘴的几何尺寸模型关联式HeatX 模型使用文献关联式计算膜系数和压降 管侧传热系数的关联式 机理 流动形式 单相 层流 湍流 沸腾-垂直管 沸腾-水平管 冷凝-垂直管 层流 层状波形流 湍流 Shear-dominated 冷凝-水平管 环流 层叠流 壳侧传热系数的关联式 机理 单相弓形 单相 ROD 沸腾 冷凝-垂直管 流动形式 关联式 Bell-Delaware Gentry Jensen Nusselt Kutateladze Labuntsov Rohsenow Kern 参考文献 [10,11] [12] [13] [5] [6] [7] [8] [9] 下面四个表列出了模型的关联式关联式 Schlunder Gnielinski Steiner/Taborek Shah Nusselt Kutateladze Labuntsov Rohsenow Rohsenow Jaster/Kosky method参考文献 [1] [1] [2] [3, 4] [5] [6] [7] [8] [8] [9]层流 层状波形流 湍流 剪式流冷凝-水平管 管侧压降的关联式 机理 关联式 单相 Darcy 定律 两相 参看第六章??参看管道中两相压降可采用的管线关联式两相关联式壳侧压降关联式 机理 单相弓形 单相圆盘形 两相弓形 两相圆盘形关联式 参考文献 Bell-Delaware [10,11] Gentry [12] 具有两相流动的 Grant 关联式的 [10,11],[14] Bell-Delaware 方法 Gentry [12]ASPEN PLUS 10 版单元操作模型3-10第3章换热器闪蒸规定使用 Options Flash Options 如果你要完成这些计算 气相 液相 2-流体闪蒸相态 3-流体闪蒸相态 3-流体相态游离水闪蒸 仅固体 闪蒸选项 固体 Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes 页输入闪蒸规定 设定有效相态对 仅气相 仅液相 气-液 气-液-液 气-液-游离水 仅固体物性要想替换全局或流程段性质规定 使用 BlockOptions Properties 页 你可以对换热器热 侧和冷侧使用不同的物性选项 如果你仅提供一套性质规定 HeatX 模型对热侧和冷侧计算 都使用这一套性质规定固体所有的相态都处于热力学平衡中 固体跟流体相态一样具有相同的温度 当物流含有固体子物流时或当你要求电解质化学性质计算时 HeatX 模型可以模拟带有 固体的流体相态 固体子物流 固体子物流中的物质不参与相平衡计算 电解质化学性质计算 在 Properties Specifications Global 全局的性质规定 页或 HeatX BlockOptions Properties HeatX 模块选项性质 页上 你可能需要电解质化学性质计算 固 体盐参与液-固相平衡和热力学平衡计算 盐存在于 MIXED 子物流中参考文献1. Gnielinski, V., &Forced Convection in Ducts.& In: Heat Exchanger Design Handbook. New York: Hemisphere Publishing Corporation, 1983. 2. Steiner, D. and Taborek, J., &Flow Boiling Heat Transfer in Vertical Tubes Correlated by an Asymptotic Model.& In: Heat Transfer Engineering, 13(2):43-69, 1992. 3. Shah, M.M., &A New Correlation for Heat Transfer During Boiling Flow Through Pipes.& In: ASHRAE Transactions, 82(2):66-86, 1976. 4. Shah, M.M., &Chart Correlation for Saturated Boiling Heat Transfer: Equations and Further Study.& In: ASHRAE Transactions, 87(1):185-196,1981. 5. Nusselt, W., &Surface Condensation of Water Vapor.& Z. Ver. Dtsch, Ing., 60(27):541-546, 1916. 6. Kutateladze, S.S., Fundamentals of Heat Transfer. New York: Academic Press, 1963. 7. Labuntsov, D.A., &Heat Transfer in Film Condensation of Pure Steam on Vertical Surfaces and Horizontal Tubes.& In: Teploenergetika, 4(7):72-80,1957. 8. Rohsenow, W.M., Webber, J.H., and Ling, A.T., &Effect of Vapor Velocity on Laminar and Turbulent Film Condensation.& In: Transactions of the ASME,78:, 1956. 9. Jaster, H. and Kosky, P.G., &Condensation Heat Transfer in a Mixed Flow Regime.& In: International Journal of Heat and Mass Transfer, 19:95-99,1976. 10. Taborek, J., &Shell-and-Tube Heat Exchangers: Single Phase Flow.& In: Heat Exchanger3-11 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第3章换热器Design Handbook. New York: Hemisphere Publishing Corporation, 1983. 11. Bell, K.J., &Delaware Method for Shell Side Design.& In: Kakac, S., Bergles,A.E., and Mayinger, F., editors, Heat Exchangers: Thermal-Hydraulic Fundamentals and D esign. New York: Hemisphere Publishing Corp., 1981. 12. Gentry, C.C., &RODBaffle Heat Exchanger Technology.& In: Chemical Engineering Progress 86(7):48-57, July 1990. 13. Jensen, M.K. and Hsu, J.T., &A Parametric Study of Boiling Heat Transfer in a Tube Bundle.& In: 1987 ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference, pages 133-140, Honolulu, Hawaii, 1987. 14. Grant, I.D.R. and Chisholm, D., &Two-Phase Flow on the Shell Side of a Segmentally Baffled Shell-and-Tube Heat Exchanger.& In: Journal of Heat Transfer, 101(1):38-42, 1979.MHeatX--多物流换热器MHeatX 模型用来模拟一个换热器有多股热流和冷流之间的传热情况 例如 LNG 换热 器 对于两股物流的换热器 你也可以使用 MHeatX 模型 从任何出口物流可以倾析游离水 MHeatX 模型保证总的能量平衡 但不考虑换热器的几何尺寸 MHeatX 模型可以完成一个详细的 严格的内部区域分析 以确定换热器中所有物流的 内部夹点以及加热和冷却曲线 MHeatX 模型还可以计算换热器的总 UA 值 并模拟换热器 的热量加入或损失 MHeatX 模型使用多个加热器和多个热流以加速流程的收敛 如果你不提供计算顺序或 规定撕裂物流 ASPEN PLUS 就自动的按模块顺序收敛物流MHeatX 流程连接物料流热侧至少有一股物料流 冷侧至少有一股物料流 每个入口物流都有一股出口物流 每个出口物流都有一股水倾析物流 可选的 入口物流侧都是不相接触的ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 3-12入口 出口第3章换热器规定 MHeatX你必须给定换热器一侧每股物流的出口规定 在至少保留一股物流不作规定的情况下 可对另一侧任意个物流作出口规定 不同物流可有不同类型的规定 MHeatX 模型假设所有未作规定的物流均有相同的出口 温度 未作规定物流的温度由总的能量平衡决定 在 MHeatX 中 对每个物流你可以使用不同的性质方法 在 BlockOptions Properties 页 上规定性质方法 使用下面的表格输入 MHeatX 规定和浏览结果 使用这个窗口 Input Hcurves Block Options Results 去做 规定操作条件 闪蒸收敛参数 区域分析参数 闪蒸表 MHeatX 收敛参数和规定模块的报告选项 规定加热或冷却曲线表和浏览结果表 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览物流结果 换热器结果 区域分布 物流分布 闪蒸分 布以及物料和能量平衡结果区域分析MHeatX 模型能进行一个详细的 严格的内部区域分析 以决定 l 内部夹点 l 每个区域的 UA 和 LMTD 对数平均温差 l 换热器的总 UA l 总平均 LMTD 要获得区域的分析 在 MHeatX 模型的 Input Zone Analysis 输入区域分析 页上 输 入比 0 大的区域数 区域分析过程中 MHeatX 模型可以增加 l 物流入口点 如果所有进料物流温度不相同 l 物流出口点 如果所有产品物流温度不相同 l 相变点 如果在内部发生相态变化 MHeatX 模型还可以通过增加相应的区域计算出非线性区域分布 MHeatX 模型可以对 逆流和同向流换热器进行区域分析在区域分析中使用闪蒸表使用 Flash Tables 闪蒸表 来快速的估算区域分布和夹点 这些表对于具有许多物流 的换热器是很有用的 因为区域分析计算需要花费很长时间 要想使用物流的 Flash Tables 可在 MHeatX 模型的 Input Flash Table 页上规定物流的闪 蒸点数 当你规定了一个物流的闪蒸表时 MHeatX 模型在区域分析以前给这个物流生成一 个温度-焓分布图 并在区域分析过程中内插该分布 而不闪蒸物流 在 MHeatX 模型的 Input Flash Table 页上 你可以规定一股物流在每个相态范围内的总 压降分率 ASPEN PLUS 使用这些分率来决定在 Flash Tables 生成过程中压力的分布MHeatX 模型的计算结构MHeatX 模型的计算结构会影响你的规定3-13 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第3章换热器与其它单元操作模块不同 MHeatX 不是用单个计算模型来模拟 而是由 ASPEN PLUS 生成多个加热器和多个热流来模拟多物流换热器 一个 Heater 模块代表带有出口规定的物 流 一个多物流加热器模块表示未作出口规定的物流 下面的图显示了一个生成的换热器的 计算结构这种计算顺序收敛速度比 MHeatX 采用单个模块模拟更迅速 并且给出一份整个 MHeatX 顺序的模块报告 在多数情况下 你不必逐一了解生成的个别模块 以下说明了例 外的情况 为生成的 Heater 模块和热流给出模拟历史文件和控制面板信息 你可以给内部产生的热流的负荷提供一个估值 如果热流在流程中是一股撕裂流 那么 ASPEN PLUS 就用这个估值作为初值 当 MHeatX 模块由自身产生的网络来替换时 你可以对流程结果给出收敛规定 生成的 Heater 模块和热流 Ids 必须用在 Convergence SequenceSpecifications 收敛顺序规定 和 Convergence TearSpecifications 收敛撕裂流规定 页上 当 MHeatX 模块由产生的 Heater 模块来替换时 根据形成的流程结果自动进行流程分 析 生成的 Heater 模块出现在计算顺序中 而不是 MHeatX 模块 你可以选择生成的热流 作为撕裂物流固体当物流含有固体子物流时或当你要求电解质化学性质计算时 MHeatX 模型可以模拟带 有固体的流体相态 所有的相态都处于热力学平衡中 固体跟流体相态一样具有相同的温度 固体子物流 固体子物流中的物质不参与相平衡计算 电解质化学性质计算 在 Properties Specifications Global 全局的性质规定 页或 MHeatX BlockOptions Properties MHeatX 的模块选项性质 页上 你可能需要电解质化学性质计算 固体盐参与液-固相平衡和热力学平衡计算 盐存在于 MIXED 子物流中Hetran--管壳式换热器的 B-JAC Hetran 程序界面Hetran 是设计和模拟管壳式换热器 B-JAC Hetran 程序界面 Hetran 可以用来模拟各种 类型结构的管壳式换热器 使用 Hetran 时把模块放在流程中 连接入口和出口物流 做较 少的规定 包括换热器的 B-JAC 输入文件的名字 通过 Hetran 独立的程序界面 你输入与换热器结构和几何尺寸有关的信息 换热器的 规定作为一个输入文件被保存 你不必通过 ASPEN PLUS 用户界面或输入语言输入有关换ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 3-14第3章换热器热器的物理特性Hetran 流程连接料流入口 出口 一个热侧入口 一个冷侧入口 一个热侧出口 一个冷侧出口 一个热侧水倾析物流 一个冷侧水倾析物流可选的 可选的规定 Hetran通过 Hetran 程序的图形用户界面输入管壳式换热器的数据 在 ASPEN PLUS 中 Hetran 的输入局限于 l 包含换热器规定的 B-JAC 输入文件名 l 控制怎样生成性质曲线的一套参数 l 你可以在 ASPEN PLUS 内部改变一套 Hetran 程序输入 例如 污垢系数和膜系数 使用下面的表格输入 Hetran 规定和浏览结果 使用这个窗口 Input Block Options Results Detailed Results 去做 规定 B-JAC 输入文件名 计算性质曲线的参数 可选的 Hetran 程序输入 闪蒸收敛参数和有效相态 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览入口和出口物流的条件以及物料和能量平衡结果 浏览整个的结果以及壳侧和管侧的详细结果闪蒸规定使用 FlashOptions 页输入闪蒸规定 如果你要完成这些计算 气相 液相 2-流体闪蒸相态 固体 Yes or no Yes or no Yes or no3-15设定有效相态对 仅气相 仅液相 气-液ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第3章换热器3-流体闪蒸相态 3-流体相态游离水闪蒸 仅固体Yes or no Yes or no Yes气-液-液 气-液-游离水 仅固体物性使用 FlashOptions 页 替换全局或流程段的性质规定 对换热器的热侧和冷侧 你可以 使用不同的物性方法 如果你只提供一套性质规定 Hetran 使用用于热侧和冷侧计算的那套 性质规定固体Hetran 目前不能处理带有固体子物流的物流Aerotran--空冷换热器的 B-JAC Aerotran 程序界面Aerotran 是设计和模拟空冷换热器的 B-JAC Aerotran 程序界面 Aerotran 可以用来模拟 各种类型结构的空冷换热器 它还用来做节能器和加热炉的对流段模型 使用 Aerotran 时把 模块放在流程中 连接入口和出口物流 做较少的输入规定 包括换热器的 B-JAC 输入文 件的名字 通过 Aerotran 独立的程序界面 输入与空冷换热器结构和几何尺寸有关的信息 空冷换 热器的规定作为一个输入文件被保存 你不必通过 ASPEN PLUS 用户界面或输入语言输入 有关空冷换热器的物理特性Aerotran 流程连接物料流入口 出口 一个热侧入口 一个冷侧 空气 入口 一个热侧出口 一个冷侧 空气 出口 一个热侧水倾析物流 可选的 一个冷侧水倾析物流 可选的ASPEN PLUS 10 版单元操作模型3-16第3章换热器规定 Aerotran通过 Aerotran 程序的图形用户界面输入空冷换热器的数据 在 ASPEN PLUS 中 Aerotran 的输入局限于 l 包含换热器规定的 B-JAC 输入文件名 l 控制怎样生成性质曲线的一套参数 l 你可以在 ASPEN PLUS 内部改变一套 Aerotran 程序输入 例如 污垢系数和膜系 数 使用下面的表格对 Aerotran 输入规定和浏览结果 使用这个窗口 Input Block Options Results Detailed Results 去做 规定 B-JAC 输入文件名 计算性质曲线的参数 可选的 Aerotran 程序输入 闪蒸收敛参数和有效相态 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览入口和出口物流的条件以及物料和能量平衡结果 浏览整个的结果以及外侧和管侧的详细结果闪蒸规定使用 FlashOptions 页输入闪蒸规定如果你要完成这些计算 气相 液相 2-流体闪蒸相态 3-流体闪蒸相态 3-流体相态游离水闪蒸 仅固体固体 Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes设定有效相态对 仅气相 仅液相 气-液 气-液-液 气-液-游离水 仅固体物性使用 FlashOptions 页 替换全局的或流程段的性质规定 对空冷换热器的热侧和冷侧 你可以使用不同的物性方法 如果你只提供一套性质规定 Aerotran 使用用于热侧和冷侧计 算的那套性质规定固体Aerotran 模块一般不能处理带有固体子物流的物流3-17ASPEN PLUS 10 版单元操作模型第4章 塔第４ 章型是 模型 DSTWU 描述 使用 Winn-Underwo od-Gilliland 方 法设计简捷法 蒸馏 使用 Edmister 方法进行简捷 法蒸馏核算 复杂的多个石 油分馏单元的 简捷精馏 严格分馏塔这些模本章描述了使用简捷法和严格法计算的蒸馏塔及液-液萃取塔的单元操作模型目的 确定最小回流比 最小级数或者 实际回流比 实际级数用于 一个进料物流和两个 产品物流的塔Distl确定以回流比 级数 馏出与进 一个进料物流和两个 料比为基准的分离程度 产品物流的塔 确定产品组成和流率 每段的级 数 使用分馏指数的热负荷 执行各塔严格核算和设计计算 复杂塔例如原油单元 和减压塔SCFracRadFracMultiFrac严格法多塔精 馏PetroFrac石油炼制分馏RateFrac＊基于流率的蒸 馏Extract＊严 格 液- 液 萃 取普通蒸馏 吸收塔 汽提塔 萃取和共沸 蒸馏 三相蒸馏 反 应蒸馏 对一些复杂的多塔执行严格核 热整合塔 空气分离 算和设计计算 塔 吸 收/ 汽 提 塔 组 合 乙烯装置初馏塔 和急冷塔组合 石油 炼制应用 对石油炼制应用中的复杂塔执 预闪蒸塔 常压原油 行严格核算和设计计算 单元 减压单元 催 化裂化主分馏器 延 迟焦化主分馏器 减 压润滑油分馏器 乙 烯装置初馏塔和急冷 塔组合 对各和多塔执行严格核算与设 蒸馏塔 吸收塔 汽 计 基于不平衡计算 不需要效 提塔 反应系统 热 率和 HETPs 整合单元 石油应用 例如原油和减压单 元 吸收/汽提塔组合 使用一个溶剂模拟一个液体物 液-液抽提塔 流的逆流抽提并用于只有 ASPEN 公司的特殊许可协议才能购买它的客户RateFrac 需要一个单独的许可本章内容有以下各节中 节 简捷蒸馏 严格蒸馏 DSTWU RadFrac 模型 Distl SCFrac MultiFrac PetroFrac4-1RateFracASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔液-液萃取ExtractDSTWU--简捷法精馏设计DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器 一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷法设计 计算 DSTWU 假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度 DSTWU 使用这个方法 /关联式 Winn Underwood Gilliland 去估算 最小级数 最小回流比 规定级数所必需的回流比或规定回流比所 必需级数规定轻 重关键组分的回收率 DSTWU 估计 l 最小回流比 l 最小理论级数 DSTWU 估算下列各项中的一个 l 规定最小理论级数所必需回流比 l 规定回流比所必需理论级数 DSTWU 也估算了最适宜的进料位置 冷凝器和再沸器负荷 回流比对级数的曲线图DSTWU 能产生表格和DSTWU 的流程连接物料流入口 出口 一股进料物料流 一股馏出物料流 一股釜液 一股冷凝器的水倾析流可选择的ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型4-2第4章 塔热流冷凝器冷却的一股物流 可选择的 再沸器加热的一股物流 可选择的 出口 冷凝器冷却的一股物流 可选择的 再沸器加热的一股物流 可选择的 每个出口热流包括冷凝器或再沸器净的热负荷 净的热负荷是出口热物流减去实际 计 算的 热负荷 如果使用将热物流用于再沸器 也必须将它们用于使用冷凝器的热物流 入口规定 DSTWU使用 Input Specifications 页输入塔规定 们 规定 轻重关键组分的回收率 理论级数 回流比 结果 最小回流比和最小理论级数 必需回流比 必需理论级数 下面的表格显示了规定和在什么基准上计算它DSTWU 也估算适宜的进料位置和冷凝器 再沸器的热负荷 DSTWU 能产生一个可选的回流比~ 级数的图表 使用 Input CalculationOptions 输入计 算选项 页输入图表的规定 使用下面的表格输入规定和浏览 DSTWU 结果 使用表格 Input 输入 去 规定结构和计算选项 规定模块报告选项 闪蒸收敛参数 有效相态和 DSTWU 收敛参 数 替换此模块的全局物性值 模拟选项 诊断 信息级别和报告选项 浏览汇总结果 物料和能量平衡结果 回流 比分布BlockOptions Results 结果模块选项Distl--简捷法精馏核算Distl 模拟一个带有一股进料和两种产品的多级多组分的蒸馏塔 Distl 可对一个带有一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷法核算计算 塔可以带有分 凝器或全凝器 Distl 使用 Edmister 法来计算产品的组成 Distl 假定摩尔溢流量和相对挥发 度是恒定的4-3ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔Distl 的流程连接物料流入口 出口 一股进料物料流 一股馏出物料流 一股釜液 一股冷凝器水倾析流可选择的热流冷凝器冷却的一股物流 可选择的 再沸器加热的一股物流 可选择的 出口 冷凝器冷却的一股物流 可选择的 再沸器加热的一股物流 可选择的 每个出口热流包括冷凝器或再沸器净的热负荷 净的热负荷是出口热物流减去实际 计 算的 热负荷 如果使用将热物流用于再沸器 也必须将它们用于使用冷凝器的热物流 入口规定 Distl使用 Input Specifications 页输入级数 回流比 馏出物对进料的比值和其它塔规定 使用 Input Convergence 页替换冷凝器有效相态的缺省值 闪蒸计算的收敛参数 模型 收敛参数 使用下面的表格输入规定和浏览 Distl 结果 使用表格 Input 输入 BlockOptions Results 结果 Dynamic(动态) 模块选项 去 规定基本塔的结构 操作条件 Distl 收敛 参数 闪蒸收敛参数 替换物性 模拟选项 诊断信息级别和此模 块的报告选项的全局值 浏览塔的汇总结果 物料和能量平衡结果 规定动态模拟参数ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型4-4第4章 塔SCFrac--简捷法多塔蒸馏SCFrac 对具有一股进料 一股可选的汽提蒸汽流和任何股产品的复杂塔进行模拟计算 SCFrac 估算理论级数和每个塔段的加热/冷却负荷 SCFrac 能模拟诸如原油蒸馏装置和减压塔的复杂塔系 SCFrac 对具有一股进料 一股 可选的汽提蒸汽流和任何股产品的塔进行简捷法蒸馏计算 SCFra 把 n 个产品的塔分割成 n-1 个塔段 并从上至下为这些塔段编号 SCFrac 假定 l 对每个塔段使用恒定的相对挥发度 l 从一个塔段流入下一个塔段的液体流动可以忽略 SCFrac 不能处理固体 可在冷凝器中完成游离水计算SCFrac 流程的连接物料流入口 出口 一股进料物料流 一股可选择的汽提蒸汽流股 一股馏出物料流 一股釜液 至少一侧产品物流规定 SCFracSCFrac 把 n 个产品的塔分割成 n-1 个塔段 参见下图 SCFrac 多股抽出塔 SCFrac 从上至下计算塔段 对每个塔段 必须规定 l 产品压力 l 估计基于进料流率的产品流率或分率 对所有产品物流除馏出物外 必须规定蒸汽与产品的比值 必须输入下列选项中的 2(n-1) 规定 l 塔段的分级编号 在全回流时理论级数 l 产品流股中任何组分集的总流量 流率或回收率4-5 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔l 一个产品流股的物性集的物性的值 参见 ASPEN PLUS 用户指南 第二十八章 l 一个产品流股或一对产品流股中的任何一对物性集物性之差 l 一个产品流股或一对产品流股中的任何一对物性集物性之比 因为 SCFrac 进行蒸汽计算 水必须被定义为一个组分 所有的水都与塔顶产品一起离 开使用下面的表格去输入规定和浏览 SCFrac 的结果 使用这个表格 Input 输入 BlockOptions Results 结果 模块选项 去做 规定操作参数 有效相态 SCFrac 收敛参数和闪蒸 收敛参数 替换物性 模拟选项 诊断信息级别 这个模块的 报告选项的全局值 浏览冷凝器结果 物料和能量平衡结果 设计规定 结果 段分布 产品汇总RadFrac--严格法精馏RadFrac 是一个严格模型用于模拟所有类型的多级气-液精馏操作 这些操作包括 l 一般精馏 l 吸收 l 再沸吸收 l 汽提 l 再沸汽提 l 萃取和共沸蒸馏 RadFrac 适用于 l 两相蒸馏体系 l 三相蒸馏体系 l 窄沸程和宽沸程体系 l 液相具有非理想性强的体系 在塔的任何地方 RadFrac 可以检测和处理游离水相或其它第二液相 RadFrac 可在每 级上处理固体ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 4-6第4章 塔RadFrac 可以处理离开任何级并返回到同一级或一个不同的级的中段回流 RadFrac 可以模拟发生化学反应的塔 反应有固定转化率或它们是 l 平衡 l 流率控制 l 电解质 RadFrac 也可以模拟带有两个液相和化学反应同时发生的塔 对两个液相使用不同的反 应动力学 另外 RadFrac 也可以模拟盐析出 尽管 RadFrac 假定为平衡级 你可以规定 Murphree 效率或蒸发效率 可以利用 Murphree 效率满足装置性能 可以使用 RadFrac 去设计和核算有塔板和/或填料组成的塔 RadFrac 可以模拟乱堆填料 和规则填料RadFrac 流程的连接RadFrac 可以有任何数量的 l 级数 l 级间加热器/冷凝器 l 倾析器 l 中段回流物料流入口 出口 至少一个进料物料流 一股气相或液相蒸馏产品物料流 或两者都有 一股水蒸馏产品物流 可选择的 一股塔底液相产品物流 每个级至多三个侧线产品物流 可选择的 任意股虚拟产品物流 可选择的 每个级上可以有 l 任何数量的进料物流 l 至多三个出料物流 一个气相或两个液相 出口物流可以从级流率中部分或全部采出 倾析器出口物流可以立即返回到下一级级上 或它们可被分离为任何数量的物流 每个4-7 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔物流返回到一个不同的用户规定级 中段回流可在任意两个级之间或在同一个级上 虚拟物流可以代表塔的内部物流 中段回流物流和热虹吸式再沸器物流 一个虚拟产品 物流不影响塔的结果热流每级上有一股入口热流 可选择的 每个中段回流有一股热流 可选择的 出口 每级上有一股出口热流 可选择的 每个中段回流有一股热流 可选择的 RadFrac 使用一个入口热流对所有除了冷凝器 再沸器和中段回流外的级做一个负荷规 定 如果不在 Setup Configuration 页上给出两个塔的规定 RadFrac 使用一个热流作为冷凝 器和再沸器的规定 如果不在 Pumparounds Specifications 页上给出两项规定 RadFrac 使用 一个热流作为中段回流的规定 如果在 Setup Configuration 页或 Pumparounds Specifications 页上给出两项规定 RadFrac 将不使用入口热流作为一个规定 入口热流提供必需的加热或冷却热量 使用可选择的出口物流作为冷凝器 再沸器和中段回流的净的热负荷 出口热流的值等 于入口热流的值 如果有的话 减去实际 计算的 热负荷 入口规定 RadFrac本段描述了关于 RadFrac 塔结构的下列主题 l 级数 l 进料物流约定 l 没有冷凝器或再沸器的塔 l 再沸器处理 l 加热器和冷却器规定 l 倾析器 l 中段回流 使用下列表格输入规定并浏览 RadFrac 的结果 使用这个表格 Setup DesignSpecs Vary HeaterCoolers Pumparounds Pumparounds Hcurves Decanters Efficiencies Reactions CondenseHcurves ReboilerHcurves TraySizing TrayRating 去做 规定基本塔结构和操作条件 规定设计规定和浏览收敛结果 规定调节变量用来满足设计规定和浏览最终的计算结果 规定级加热或冷却 规定中段回流并浏览中段回流结果 规定中段回流加热或冷却曲线表并浏览表格的结果 规定倾析器并浏览倾析器的结果 规定级 组分和塔段的效率 规定平衡 动力学和反应转化参数 规定冷凝器加热或冷却曲线表并浏览表格结果 规定再沸器加热或冷却曲线表并浏览表格结果 为塔段的级规定设计参数并浏览结果 为塔段的级规定核算参数并浏览结果4-8ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔PackSizing PackRating Properties Estimates Convergence Report BlockOptions UserSubroutines ResultSummary Profiles Dynamic为塔段的填料规定设计参数并浏览结果 为塔段的填料规定核算参数并浏览结果 为塔段规定物性参数 规定各级的温度 气相和液相流率和组成的初始估值 规定塔收敛参数 进料闪蒸计算和模块特定诊断信息级别 规定模块特定报告选项和虚拟物流 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断信息级别和报告选项 的全局值 规定反应动力学 KLL 计算 塔板设计与核算 填料设计与 核算的用户子程序 浏览所有 RadFrac 塔中关键塔的结果 浏览并规定塔的分布 规定动态模拟参数级数RadFrac 是由冷凝器开始从顶向下进行编号 如果没有冷凝器是从顶部级开始进料物流约定使用 Setup Streams 页规定进料和产品级位置 RadFrac 为处理进料物流提供三个约定 l 在级上方进料 l 在级上进料 l 倾析器 仅适用于三相计算 参见下面的图 RadFrac Feed Convention Above-Stage 和 RadFrac Feed Convention On-Stage 当进料约定是 Above-Stage 时 RadFrac 在相邻的级间引入一股物流 液体部分流动到 规定的级 n 气体部分流动到上一级的级(n-1) 通过规定级=1 可以引入一个液相进料到 顶部级 或冷凝器 通过规定级=平衡级数+1 可以引入一个气相进料到底部级 或再沸 器 进料约定倾析器仅用于包括倾析器的三相计算 在 Setup Configuration 页中 Valid Phases=Vapor-Liquid-Liquid 通过这个约定 可以将一个进料直接引入到与一个级相邻的 倾析器中4-9ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔当进料约定是 On-Stage 时进料的液相和气相部分都流动到规定的级上没有冷凝器或再沸器的塔可以在 Setup Configuration 页中规定塔的结构 如果塔没有 Condenser(冷凝器) Reboiler(再沸器) 那么规定 None for Condenser(没有冷凝器) None for Reboiler 没有再沸器 在 ..... 页 Setup Configuration Setup Configuration再沸器处理RadFrac 可以模拟两种再沸器的类型 l 釜式再沸器 l 热虹吸式再沸器 在 Setup Configuration 页中釜式再沸器作为该塔的最后一个级被模拟 选择釜式再沸器 在缺省情况下 RadFrac 使用釜式再沸器 在 Setup Configuration 页中输入 Reboiler Duty 作 为一个操作规定来规定再沸器的负荷或作为计算值保留它 热 虹 吸 式 再 沸 器 被 模 拟 为 一 个 带 加 热 器 的 进 出 底 部 级 的 中 段 回 流 在 Setup Configuration 页中上选择 Thermosyphon for Reboiler 在 Setup Reboiler 页中输入其它所有热 虹吸式再沸器的规定 下图显示了热虹吸式再沸器的结构 在缺省情况下 RadFrac 使用 On-Stage 进料约定使 再沸器的 出 口 返 回 到 最 后 一 块 级 上 可以在 Reboiler 页中使用 Reboiler Return Feed Convention 规定 Above-Stage 这指出了再沸器出口的气相部分到达的级数=平衡级数-1热虹吸式再沸器模型有五个相关的变量ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 4-10第4章 塔l 压力 l 流率 l 温度 l 温度变化 l 气相分率 必须由下列规定选择项中选择一项 l 温度 l 温度变化 l 气相分率 l 流率 l 流率和温度流率 l 流率和温度变化 l 流率和气相分率 如果要改变由两个变量组成的一个选项 必须在 Setup Configuration 页中规定再沸器热 负荷 RadFrac 将输入再沸器热负荷的值作为初始估值进行处理 再沸器压力是可选择的 如果不输入一个值 RadFrac 将使用底部级的压力加热器和冷却器规定可以通过下面两个途径之一来规定段间加热器和冷却器 l 在 HeatersCoolers SideDuties 页中直接规定负荷 l 在 HeatersCoolers UtilityExchangers 页中必需计算 UA 如果直接在 HeatersCoolers SideDuties 中规定负荷 为加热输入一个正负荷 为冷却输 入一个负的负荷 如果在 HeatersCoolers UtilityExchangers 页中必需计算 UA RadFrac 同时计算塔的负荷 和加热/冷却流体的出口温度 UA 计算 l 假设级温度是恒定的 l 使用一个算术平均温差 l 假设加热或冷却流体没有任何相变化 要计算 UA 必须规定 l UA l 加热或冷却流体组成 l 流体的流率和入口温度 可以在 HeatersCoolers UtilityExchangers 页中直接规定流体的热容量或者 RadFrac 通过 一个物性方法来计算它 如果 RadFrac 计算热容量 必须输入加热和冷却流体的压力和相态 在缺省情况下 RadFrac 使用模块物性方法计算热容量 但也可以使用不同的物性方法 也可以在 HeatersCoolers HeatLoss 页中规定塔段的热损失倾析器对于三相计算 在 Setup Configuration 页中 Vaild Phase=Vapor-Liquid-Liquid 可以 规定任何数量的倾析器 在 Decanters 窗口中输入倾析器的规定 对于在顶部级上的倾析器 必须至少输入两个液相中一个的返回分率 在 Decanters Specifications 页中 Fraction of 1st Liquid Returned Fraction of 2nd Liquid Returned 对于其 它任何级上的倾析器 必须规定 Fraction of 1st Liquid Returned 第一液相的返回分率 和 Fraction of 2nd Liquid Returned 第二液相的返回分率4-11 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔可以在 Decanters Options 页中输入 Temperature 温度 和 Degrees Subcooling 过冷度 来模拟过冷倾析器 如果不规定 Temperature 温度 和 Degrees Subcooling 过冷度 倾 析器将在它所附属的级温度下进行操作 如果侧线产品是倾析器的产品 不能规定它们的流 率 RadFrac 将从 Fraction of 1st Liquid Returned 第一液相的返回分率 和 Fraction of 2nd Liquid Returned 第二液相的返回分率 来计算它们的流率 缺省情况下 RadFrac 立即将倾析器物流返回到下一级级上 可以通过在 Decanters Specifications 倾析器规定 页中输入一个不同 Return Stage 返回级 的数使倾析器物流 返回到任何其它级上 通过给定一个分离分率 可以将返回物流分离为若干个物流 Split Fraction of Total Return for the 1st Liquid and 2nd Liquid 每个结果物流可以到达不同的返回 级 当返回物流没到达下一级级上 一个进料或中段回流必须到达下一级级 这是为了防止 干板中段回流RadFrac 可以处理从任意级到同一级或其它任意级的中段回流 使用 Pumparounds 窗口 输入所有中段回流规定 必须为中段回流输入源级和目标级的位置 一个中段回流可以部分或全部抽出 l 级上的液相 l 第一液相 l 第二液相 l 气相 可以用中段回流与加热器或冷却器连到一起 如果中段回流是级流率的部分抽出 必须输入下面规定中的两个 l 流率 l 温度 l 温度变化 l 汽化率 l 热负荷 如果中段回流是全部抽出 必须输入下面规定中的一个 l 温度 l 温度变化 l 汽化率 l 热负荷 汽化率仅在 Valid Phases(有效相态)=Vapor-Liquid 气-液 或 Vapor-LiquidLiquid 气-液-液 时使用 使用 Pumparounds Specifications 页输入这些操作规定 压力规定是可选择的 缺省情况下的中段回流压力与源级压力相同 RadFrac 假设在加 热器/冷却器出口处的中段回流与入口处的中段回流具有相同的相态条件 在 Pumparound Specifications 页上可以使用 Valid phases 区域来替换相态条件 RadFrac 可使中段回流返回到一个级上 使用下述之一 l On -stage 选项 l Above-stage 选项 使中段回流返回到两个级间 在三相塔中 RadFrac 可让中段回流返回到与级相连的倾析器中 可以使用 Return 选项区域来选择 above-stage( 在级上方)ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 4-12第4章 塔RadFrac 假设在加热器/冷却器出口的中段回流与入口具有相同的相态条件 可以在 Pumparounds Specifications 页中使用 Return-Phase 为加热器/冷却器出口指定不 同的相态 或者可以规定 Valid Phases=VaporLiquid 或 Vapor-Liquid-Liquid 并让 RadFrac 从 加热器/冷却器规定中确定返回的相态条件游离水和严格三相计算RadFrac 能执行游离水和严格三相计算 参见 ASPEN PLUS 物性方法和模型 第六 章 这些计算可以通过在 Setup Configuration 页上规定的选项来控制 可以选择三个类型的计算 l 仅在冷凝器中的游离水 l 在任何级或所有级上的游离水 l 严格三相计算 当选择冷凝器中的游离水计算时 仅有游离水从冷凝器中倾析出来 对 Overall Loop 整 个回路 收敛方法不能使用非理想的方法 在 Setup Configuration 页上规定下列之一 Valid Phases= Vapor-Liquid-FreeWater Condenser Vapor-Liquid-FreeWater AnyStage Vapor-Liquid-Liquid 所在页 Setup Configuration Setup Configuration Setup Configuration 用于 仅在冷凝器中的游离水 所有级上的游离水 严格三相计算定对 RadFrac 进行计算 在 Setup 3-Phase 页中 必须规定在哪个级检测两个液相 当对所选的所有级选择完全的严格三相计算时 RadFrac 对两个液相不做任何假 可将倾析器与任何级连在一起 对于 Overall Loop 收敛方法不能使用 Sum-Rates效率可以规定两种类型效率中的一个 l 蒸发效率 l Murphree 蒸发效率被定义为Effi v =y i, j K i, j x i, j y i , j ? yi , j +1 K k , j x i , j ? yi , j +1Murphree 效率被定义为Effi ,M j =式中4-13ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔K = 平衡 K 值 x = 液相摩尔分率 y = 气相摩尔分率 Eff v = 蒸发效率 Eff M = Murphree 效率 i = 组分号 j = 级号 规定蒸发或 Murphree 效率 在 Setup Configuration 页中输入实际级数 然后使用 Efficiencies 窗口输入效率 对于三相计算 缺省情况下输入的蒸发和 Murphree 效率适用于下面的平衡 l 气-液 1 VL1E l 气-液 2 VL2E 可以使用 Efficiencies 窗口分别输入 VL1E 和 VL2E 的效率 当规定平衡反应或使用 Murphree 效率时 不能分别输入 VL1E 和 VL2E 的效率 可以使用这些效率来考虑平衡偏离的程度 但不能从一种效率转化为另一种效率 效率 的大小可以不同 可以使用 Murphree 效率与操作数据拟合 当 l 不知道效率时 l 可得到实际塔操作数据时 当使用 Murphree 效率时 在 DesignSpecs and Vary 窗口中使用设计规定 关于使用和 估 计 效 率 的 细 节 参 见 Holland 描 述 的 多 组 分 蒸 馏 基 本 原 理 McGrawHill Book Company,1981算法可以在 Convergence Basic 页中选择一个算法和/或初始化选项对塔进行模拟 缺省的标 准算法和标准的初始化选项对大多数应用都是适用的 可以使用本节中描述的方法 改进下 列应用的收敛情况 l 石油和石油化工应用 l 高度非理想体系 l 共沸蒸馏 l 吸收和汽提 l 深冷应用 在 Convergence Basic 页中改变算法和初始化选项 必须首先在 Setup Configuration 页的 Convergence 区域中选择 Custom 作为选项石油和石油化工应用石油和石油化工应用包括极宽沸程的混合物和 / 或许多组分和设计规定 可以在 Convergence Basic 页的 Algorithm 区域通过选择 Sum Rates 来改进收敛效率和可靠性高度非理想体系当液相的非理想程度非常强时 在 Convergence Basic 页的 Algorithm 区域中选择 Nonideal 用来改进收敛情况 只有当外部循环迭代的次数超过 25 次时 使用标准算法 才 使用这个算法ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型 4-14第4章 塔的可以对高度非理想体系使用 Newton 算法 Newton 算法对高灵敏度规定的塔是比较好 但它通常较慢 特别是对于级多和组分多的塔共沸蒸馏对共沸蒸馏的应用可以使用一种夹带试剂来分离一个共沸混合物 在 Convergence Basic 页中做以下规定 l Algorithm Newton l Initialization 方法 Azeotropic 一个典型的共沸蒸馏的事例是用苯作试剂将乙醇脱水吸收和汽提模拟吸收和汽提 在 Setup Configuration 页中规定 Condenser=None 和 Reboiler=None 在绝热操作中 热负荷是 0 对于极宽沸程混合物 规定下列之一 l 在 Convergence Basic 页选择 Algorithm=Sum-Rates l 在 Setup Configuration 页选择 Convergence=Standard 和在 Convergence Basic 页选择 Absorber=Yes深冷应用计 对深冷应用例如空气分离 建议使用标准算法 为深冷系统调用一个特殊初始化程序设 在 Convergence Basic 页中规定 Cryogenic for Initialization核算模式RadFrac 允许塔在核算模式和设计模式进行操作 核算模式对塔的两相和三相计算要求 不同的塔规定 对于两相计算 必须在 Setup Form 中输入以下各项 l 为处理冷凝器中游离水输入 Valid Phases=Vapor-Liquid 或 Vapor-Liquid-FreeWaterCondenser l Total 全凝 Subcooled 过冷 或 Partial-Vapor 部分冷凝 冷凝器 l 两个附加的塔操作变量 如果冷凝器或回流是过冷的 也可规定过冷度或过冷温度 对于三相计算 必须在 Setup Configuration 页中规定 Valid Phases= Vapor-Liquid- Liquid 或 Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage 对游离水计算 所必需的规定依赖于为顶级倾析器中 两个液相的返回分率所做的规定 Fraction of 1st Liquid Returned 和 Fraction of 2nd Liquid Returned 下面的表格列出了三个规定选项 如果在 Decanters Specification 规定 Fraction of 1st Liquid Returned 或 Fraction of 2nd Liquid Returned 或没有 顶部倾析器 Fraction of 1st Liquid Returned 和 Fraction of 2nd Liquid Returned Fraction of 1st Liquid Returned 和 在 Setup Configuration 中输入 Total Subcooled 或 Partial-Vapor 冷凝器和两 个操作规定 Total Subcooled 或 Partial-Vapor 冷凝器和一 个操作规定 两 个 操 作 规 定 在 Estimateas Vapor4-15 ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型第4章 塔Fraction of 2nd Liquid ReturnedCompostion 页中为馏出气体的量做一个估 计 RadFrac 假设是带有气相和液相馏出物的 分凝冷凝器设计模式RadFrac 允许塔在核算模式和设计模式进行操作 在设计模式中使用 DesignSpecs 窗口 规定塔的操作参数 例如纯度或回收率 必须指出使用哪个变量能完成这些规定 可以使 用核算模型中的任何变量 除下述以外 l 级数 l 压力分布 l 蒸发效率 l 过冷回流温度 l 过冷度 l 倾析器温度和压力 l 进料 产品 加热器 中段回流和倾析器位置 l 热虹吸式再沸器和中段回流的压力 l 加热器的 UA 规定 入口物流的流率和入口热流的负荷也是可操作变量 下列表中是一些设计规定 可以规定 纯度 任何组分组的回收率 任何组分组的流率 温度 任何 Prop-Set 性质的值 任何一对 Prop-Set 性质的差值或比值 任何组分组与任何另一组分组的流率比*对下述 包括内部物流的物流* 产品物流集包括侧线物流** 内部物流或产品物流集 级 内部或产品物流*** 各或成对内部或产品物流 内部物流到任何其它内部物流或进料或产 品物流的任何集标准液体