HEXTRAN热冷交换模拟计算Word文档下载推荐.docx

1、7. 转动设备的计算和选型 泵和压缩机通常要通过建立水力学回路来计算所需的压头（扬程）和功率。通常要进行多次的计算和校核。初步计算是可以假设很多数据，比如说管路走向，长度，管件种类和数量。利用初步计算结果可以进行选型，然后根据选型结果和实际管路不止进行校核，最终完成选型。 泵和压缩机的选型可以通过厂家提供的软件实现。我用过Flowserve的PROS+SE，数据库很强大。8. 安全阀泄放量和所需口径的计算 安全阀的泄放量是进行工艺设计的一个重头戏。首先要知道所研究的安全阀设置的主要原因，然后要研究安全阀放置后可能发生超压得各种原因，再根据这些原因一一加以分析，得到对应的泄放量。对所有的泄放量，

2、根据其对应的温度压力和组分，计算所需的安全阀喉径，取其中的最大来选择安全阀。这里所说的最大，未必对应最大的泄放量，因为计算所得的喉径面积，不仅与泄放量有关，还和泄放的物料组分密切相关。 泄放量的分析没有明确的办法，需要根据实际泄放情况来具体分析，有的情况还要通过模拟来得到。当然，火灾工况的计算可以通过标准的方法进行，较为简单。 安全阀喉径的计算可以通过厂家提供的程序计算，象Tyco和Farris就有相应的软件，分别是Safety Size 和Sizemaster。由于喉径尺寸的计算较为简单，大的工程公司通常都使用自制的EXCEL表格进行初步计算，然后才向供货商询价。两相流的泄放工况稍为复杂，往

3、往要使用HEM方法。 只有安全阀喉径的尺寸还不能最终决定安全阀的形式，选用Conversional, 或者是Banlanced Bellows, 还是Pilot，要通过火炬管网计算的到相应的背压来确定。前面一篇文章有简单的叙述。详细规定可以查阅API 521。9. 火炬泄放系统 通常火炬泄放系统的计算包括安全阀进出口管线尺寸计算和火炬支管和总管尺寸的计算。有时候也包括分离罐，液封罐和火炬烟囱的计算，不过通常后面这部分可以交给供货商处理。 安全阀进口管线尺寸的设计要遵循3%的原则，即压降不超过设定压力的3%。对于Pilot型安全阀，如果采用Remote Sensing的方式，可以不用考虑压降的问

4、题，但是由于压降大会引起泄放能力减小，这一点必须加以考虑。在某些情况下，如扩改建时，压降可能会超过3%，有时也可以接受，但绝对不可以超过安全阀的Blowdown（10%左右的设定压力，参考具体的安全阀数据）。这部分计算和一般的管路压降一样，不用专门的软件。 安全阀出口管线，火炬支管，火炬总管都可以使用Flarenet来进行设计计算。具体内容我会在以后详谈。10. 控制阀Cv计算和选型 控制阀的计算包括两个部分。 首先是计算分析得到控制阀对应的工作范围，这是Process Engineer的工作。通常我们要给出Maximum, Normal和Minimum的压降及其对应的流量和物性来完成控制阀的

5、工艺数据表。这部分工作没有特定的软件，可能涉及工艺模拟，管路压降计算，很多时候与泵的计算回路相关。总之，充分了解工艺过程和设计要求（比如说Turndown的要求），确定控制阀的操作区间，是设计好控制阀的关键。 控制阀尺寸和选型通常由仪表工程师完成，主要是计算对应控制阀操作区间的Cv。其实掌握这一计算工艺工程师进行设计非常有利。所以我认为工艺工程师要掌握好这类软件。业界最常用的就是Fisher的FirstVue软件，界面一般，功能强大。另外，Fisher出的控制阀手册是值得一看的。最易使用的列管式换热器工艺计算软件。自动计算,实时响应, 输入灵活,智能纠错, 报表精美。千般好处，不胜列举。请你下

6、载测试版软件包，亲身体验它的功能。你可以先从“文件|打开”菜单上打开系统自带的例子，立刻领略软件的风光。这几个例子都是正式用户计算的实例。（1）自动计算。自动分析用户输入的条件和数据，一旦计条件充分，自动计算出未知量。此项功能使用户避免了冗余数据输入，遗憾的是，数万美元的进口、软件却充斥着冗余数据输入。比如，热量Q、流量W、比热Cp、进出口温度T1、T2，本来只要输入4个，另外一个随之确定，冷热流股，也因温度的输入而确定。但这些&著名&引进软件不仅不加阻止用户输入另一数据，还要用户指明那个流股是冷流股，那个流股是热流股。（2）实时响应。数据输入过程中计算自动进行，随时计

7、算部分可能的结果并显示出来。这对用户数据输入过程中避免错误输入极有帮助，因为它可以随时根据计算结果判断输入的正确性。而其它软件的数据是一次输完，然后计算，出现问题再逐个检查输入数据。这种计算模式今天绝大多数软件仍然心安理得地在使用，但是早已被Them开发者抛弃。（3）输入灵活。数据输入没有顺序要求，要求输入的数据不完全固定。输入顺序没有限制。由于&智能计算&和&实时响应&，未知数据在已知条件足够时立即自动计算出来并显示再屏幕上。（4）智能纠错。（5）数据集中。所有的输入数据和计算结果都显示在一个屏幕窗口上。这也和其它换热器软件有别。如果用户使用过某几个国外著名换热器软件，一定感触颇深。SimS

8、ci 是世界著名的化工模拟软件公司，所开发的大量软件产品和独特的工程解决方案为炼油、石油化工、精细化工及环境保护等各个行业所采用。SimSci 公司的Hextran 软件为工程师提供了对热传递系统的模拟分析工具；投入市场应用已有二十余年, 它所具有优化设计、消除瓶颈、提高效率而受到研究设计人员认可。HEXTRAN 是帮助您获取更大利润的有力工具，如：提高能源利用效率和大幅度降低操作费用 改善过程传热、产品产率和质量 提高工厂操作弹性和产量 优化换热器的清洗计划 最优的防污剂的选择和使用 改善工艺设计和改造方案 HEXTRAN 可让您轻松实现对设计、操作和改造复杂换热过程的各种情况进行分析和评价

9、，或用于设计新的传热系统，最大化操作效率，以及发现潜在的问题。传热系统模拟计算软件HEXTRAN HEXTRAN（R）程序是有力的稳态模拟程序，它可给你一个精确可靠的传热系统浏览。它可帮助你设计新系统，监视当前系统，解决或防止传热问题。它把已经证明的传热模拟技术和最大量的和工业中最关注物性数据结合在一起。HEXTRAN程序严格模拟最高度集中的系统。用户能从全局浏览检查和监视换热网络性能，或检查每个换热器的各自性能。点访问热力学 全局采用建立在PRO/II基础上的SIMSCI热物理学性质。 指定物流点访问对T/P栅格图可查找能力Stream-specific point access vs. T

10、/P grid look-up capability （混合的PGEN和点访问物流mixed PGEN and point access streams）. 严格闪蒸和混合单元操作用于点访问类型物流。Rigorous flash and mix unit operations are used for point access type streams.物流/单元标识 物流和单元标识限制为12个字符格式，与PRO/II相一致。它用于所有的物流和单元操作。单元、物流和数据表报告被限制为12个字符串长度。物流数据 物流输入数据支持PRO/II中的当前句法，而不需要任何修改或其它数据。它提供了与点访

11、问热力学的兼容性.优化网络操作清扫工况功能严格计算网络中每个换热器最优的清洁周期，公用工程节省费用可收回清扫和损失的产品。如果有非预期的停车，在任何操作条件下用户将确切地知道清扫哪一台换热器可使返还期最快。分流优化功能严格计算什么样的分流比会使在分流网络中的公用工程用量最小。优化网络设计HEXTRAN程序综合的夹点技术功能可使用户设计基础网络，使其达到最大效益。目标功能显示出如何操作封闭网络将达到最大热回收，综合功能将提供建立在用户设计标准基础上的优化网络配置。应用范围广泛，其中包括：换热器设计换热器操作分析夹点分析换热器网络集成优化华热气性能检测换热器清洗工况研究。物流数据Hextran 应

12、用于六种主要的物流类型： Compositional Assay Bulk property Water/steam Mix/flash Utility 操作单元 所有的换热器依据流体的属性和换热器的实际数据严格的计算出膜系数和压力降。操作单元如下： 管程和壳程、双管、多管、拉杆挡板、翅片管、空冷器、板架、简捷换热器、管线、阀门、泵、压缩机、加热 器、冷却器、火焰加热器、闪蒸罐、混合器、分离器、多变量控制器、脱盐罐倾析器。计算模型Hextran 提供如下的计算方法： 夹点技术：1. Targeting（目标功能）：Targeting利用夹点技术对热回收的上限和下限提供数字和图形的分析。用户指定

13、热回收的标准，定义物流和过程的约束条件。Hextran 用工况研究和图形帮助工程师确定最优的热回收标准。Hextran 计算出热传递的面积，实际的需求，操作的费用，复合曲线图，用户指定的过程/经济图。2. Synthesis（综合功能）：为指定的热回收产生最小换热器数目的最优网络。用户指定热回收的温度（HRAT） 和换热器的最小温度（EMAT），从而计算出应用中最少的设备需求。Hextran 将执行上限到20个工况研究去评估EMAT 和HRAT最佳的结合温度。 网络和换热器的核算与设计 3. Simulation（模拟分析）：在换热网络中，模拟计算被一些简单的和严格的操作单元所执行。严格的ST

14、E模型可用于老的换热器的核算和新的换热器的设计。对于所有严格的单元操作，热传递系数和压力降被计 算。全部网络的质量、压力、能量平衡也被计算。核算型和设计型换热器都需要说明输出的温度，输出的液体质量和负荷。温度、压力和负荷也能被多变量控制器所执行。 数据调和 4. Regression（数据回归）：Regression 是 Hextran 的数据调和工具。它的工作方式除了说明变量多之外，余下的和多变量控制器（MVC）完全一样。回归通过巧妙的处理变量与说明限制之间的关系，尝试着使计算结果和说明中指定的现场数据值达到最小的差异。最多可以指定30个说明条件和29个操作变量。说明条件的数目必须大于等于操

15、作变量的数目。说明条件可以是物流温度或压力或者是单个换热器的负荷或者是几个不同换热器负荷值之和。变量是进口物流的温度和速率，换热器的负荷和两向流的分离因子。 优化操作 5. Area optimization（面积优化）：在换热面积优化计算中,目的是设计所有新的换热器达到指定的回收标准。优化计算的流程图是由简单换热器和严格换热器组成的老的或新的换热网络。老的换热器中可以有或没有负荷/温度的说明；新的换热器或者是”固定”的或者是自由的.新的固定换热器有一个过程说明，换热器的尺寸不受经济和计算出的回收所约束。然而，新的固定换热器的费用是在自由换热器支出计算中得出。新的自由换热器的尺寸是随着程序而变

16、化，直到增加的支出和用户指定的相吻和。6. Split flow optimization（分流优化）：分流优化的目的是最小化网络的全部实际费用,包括空冷器、泵、火焰加热器的费用等等。费用促使我们选择热物流还是冷物流。Hextran 选择多个模拟实验平行换热器间的负荷，目标是计算出实际的费用和违反工厂操作条件损失费用。这个工程中的变量是分流因子。7. Cleaning casestudy（清扫工况）：当清扫一个，几个或全部网络中的换热器时，清扫工况用于估计可能的经济影响。并且严格的计算出网络中每个换热器最佳的清扫周期。公用工程节省费用可收回清扫和损失的产品。支持平台 Hextran 程序设计可

17、在你的计算机上选择从 PC 到 UNIX 工作站来运行 HEXTRAN 程序。PC 版本设计有友好的图形界面，具有快速和方便输入的特点，还能输出图形和报告，图形和报告可根据用户要求定制。在PC 上生成的输入文件能传送到其它平台进行执行。国内外用户 国外部分用户：Agip BPAmoco ChevronTexaco Equilon/Motiva ExxonMobil Idemitsu KOC ATOFINA PETROCHEM PDVSA Petrobras Royal Dutch/Shell Saudi Aramco ABB Lummus Bechtel Colt Engineering Ke

18、llogg Brown & Root Fluor Daniel Foster Wheeler GDS Engineers Jacobs Engineering JGC Parsons Petrocon Engineering Stone & Webster Statoil Sunoco Tesoro TotalFinaElf Technip/KTI Toyo Washington S & B Eng & Const Ltd. 国内部分用户：中国石化工程公司 中国石化宁波工程公司 中国石化洛阳工程公司中国石化上海工程公司 中国寰球化学工程公司 南京炼油厂设计院CPE东北分公司（吉林） 中国成达化

19、学工程公司 中国天辰化学工程公司抚顺石化设计院 兰州炼油化工设计院 上海石化研究院上海兖矿能源科技开发有限公司 等等 功能特点1. 问题描述单元：在此单元中可以提供项目的ID，建立的日期，建立者的姓名和一些关于此项目的说明。2. 度量单位：Hextran本身自带的度量单位有7种，分别是：English、Metric、SI、HTRISI、HXEnglish、HXMetric、HXSI，其中默认的是 English 。用户也可以自定义度量单位。3. 定义组分：Hextran 提供双组分数据库，如果组分数据库中的组分、属性不合适，使用者可以自己定义组分的属性。 数据库中的组分：Hextran 的组分

20、数据库中包括1700 多种组分，对于这些组分，数据库中有全部固定属性的数据和执行相平衡计算温度依赖的属性数据。并且数据库中还包括执行压降和热传递计算的传递属性数据。 非数据库中的组分：对于非数据库里的组分的应用，您必须提供它的热力学和传递属性数据。如果您需要帮 助，请应用SIMSCIs DATAPREP程序。 石油中的虚拟组分：定义烃中的虚拟组分，至少需要提供下面三个参数中的两个：摩尔重量（MW）、API 或比重、沸点（NBP）。 馏分曲线：应用馏份曲线（TBP、D86、D2887 或D1160）定义一个物流。Hextran 把这个曲线划分成一个个剪切数字。这个剪切数字和范围是可以控制的。每个

21、剪切点作为一个虚拟物流。 热力学计算方法：Hextran应用一个普遍的相互关系法，一个状态平衡法或液态活动法去计算某种流体情况下的热力学属性，从而来预知气、液两相的分流情况。热力学计算方法的选择依赖于流体的组分和占优势的温度和压力。Hextran 也提供一系列的方法严格的去计算气-液-液平衡和固-液平衡。下面是一些热力学计算方法的推荐：Table 2-3: Tutorial TasksTaskNumber Description See page.1 Open a new project 2-62 Enter the Problem Description Information 2-73 S

22、elect the Unit of Measure settings 2-84 Select the Components and 2-9Thermodynamic Data Methods5 Specify the Global Options 2-116 Select the Calculation Type 2-127 Select Calculation Options 2-128 Draw the flowsheet 2-139 Enter Stream Data 2-1510 Enter Heat Exchanger Data 2-1811 Run the calculation

23、2-2612 Review the output report 2-26HTFS 2006+相关教程2008-09-19 23:321） 功能模拟模型对于给定炉型及其结构尺寸、燃料消耗量、过剩空气系数、被加热介质等，软件能进行以下计算：通过燃烧室和对流室的传热计算及多相流流体计算，可得到被加热流体和烟气的温度分布和压力分布。其中烟气的压力分布是沿燃烧室经对流段至烟囱的非常详细的数据。核算模型对于给定炉型，指定燃烧段热负荷（通过给定被加热流体在燃烧的出口温度），反算出所需的燃料量（输入方式和模拟模式相同，但需指定被加热流体在燃烧段的出口温度）。处理能力被加热流体可以是：a） 单相流体（气相或液相

24、）b） 多相流体（气液二相或气液-液三相）被加热介质可分布在加热炉的不同部分。该加热炉可用于模拟计算：各种炼油厂、化工厂圆筒炉和方箱加热炉及热回收系统。2） 技术特点 功能强大的在线帮助系统及以图形交互的方式输入燃烧室及对流段的结构尺寸。利用这些功能，用户可以非常容易地完成建模工作 被加热介质最多可达10股流，它们可以任意分布于炉子的各部位。它们相对于烟气可以采取逆流或并流c） 被加热介质可以是单相流或多相流。它们可以采用多路及多管程方式d） 可以采用气体燃料或液体燃料e） 圆筒炉或方箱炉。燃烧段可以是单排或双排炉管。炉管可以是垂直或螺旋布置，可置于炉中央或圆周排列f） 方箱炉可以是单体或双体

25、g） 对流段最多可以分为9段。管子可以是光管或翅片管。对流管可以考虑来自燃烧室的辐射传热h） 烟气排放方式有两种方式，即回收烟气能量（用烟气预热燃料），或不回收烟气能量。烟筒可以是同径或变径。烟筒可带档板i） 燃烧室和对流段可分别单独建模j） 可用各种单位，如：国际单位、公制单位及英制单位k） 支持.PSF物性文件格式。用户可通过.PSF文件和模拟软件进行数据传递3） 物性数据库在模拟过程中，对于被加热介质需要用到以下物性：密度、比热、导热系数、液体的表面张力，对于多相流还需热负荷曲线（温度-焓-汽化率）。为了取得这些物性，HTFS提供了一下方法： 热力学物性数据包：将HYSYS流程模拟软件中

26、的热力学包引入HTFS系统。提供1000多个纯组分，6种状态方程及2个活度计算模型 NEL40包含40个纯组分的物性计算方法 可以通过标准的PSF物性生成文件，由流程模拟系统提供物性数据4） 模型计算方法燃烧室可采用两种计算模型： 均匀混合模型（单区域法），将整个燃烧室视为一个完全混合的一个区域 区域法，将燃烧室沿轴向分成若干段，每个段被认为是一个小的区域对于每个区域都计算辐射传热、对流传热、及各种热平衡。最后得出每个区域的详细数据： 烟气和炉壁的温度分布 被加热介质及炉管壁的温度分布火焰在每个区域的热量分布可由模型自动计算或由用户自己定义。在对流段，烟气的温度和压力是沿其流动方向逐段炉管计算的。被加热介质的温度、压力和管壁温度是逐管计算的。对流段也可考虑辐射传热。烟气的压力降计算考虑了由鼓风机进口到烟囱出口的每个部分。5） 模拟结果输出从简洁的总结报告到非常复杂的逐管分析报告，FIHR软件的输出方式能使您从各个方面研究加热炉的性能。一些非常重要参数还可以用图形方式表现出来。如：压力分布图和温度挟点图等。通过各种曲线图您可以更进一步了解炉子的