换热器仿真训练
技能训练 换热器仿真实训
换热器仿真实训一、工作原理简述换热器的操作技术培训是很重要的基本单元操作训练。
化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的一侧(对流传热)，通过间壁内的热传导，再由间壁的另一侧将热传给冷流体，从而使热物流被冷却，冷物流被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。
本单元选用的是双程列管式换热器，冷物流被加热后有相变化。
在对流传热中，传递的热量除与传热推动力(温度差)有关外，还与传热面积和传热系数成正比。
传热面积减少时，传热量减少；如果间壁上有气膜或垢层，都会降低传热系数，减少传热量。
所以，开车时要排不凝气；发生管堵或严重结垢时，必须停车检修或清洗。
另外，考虑到金属的热胀冷缩特性，尽量减小温差应力和局部过热等问题，开车时应先进冷物料后进热物料；停车时则先停热物料后停冷物料。
二、工艺流程简介冷物流(92℃)经阀VB01进入本单元，由泵P101A／B，经调节器FIC101控制流量送入换热器E101壳程，加热到气145℃(20％被汽化)后，经阀VD04出系统。
热物流(225℃)由阀VB11进入系统，经泵P102A／B，由温度调节器TIC101分程控制主线调节阀TV101A和副线调节阀TV101B(两调节阀的分程动作如图2-23所示)使冷物料出口温度稳定；过主线阀TV101A的热物流经换热器E101管程后，与副线阀TV101B来的热物流混合(混合温度为(177±2)℃)，由阀VD07出本单元，工艺流程如图2-24所示，。
图2-23调节阀TV101分程动作示意图图2-24换热器仿真操作流程图●训练步骤(一)冷态开车1．启动冷物流进料泵P101A(1)确定所有手动阀已关闭，将所有调节器置于手动状态且输出值为0；(2)开换热器E101壳程排气阀VD03(开度约50％)；(3)全开泵P101A前阀VB01；(4)启动泵P101A；(5)当泵P101A出口压力达到9.0atm（表）时，全开P101A后手阀VB03。
换热器及制冷系统仿真培训教材(PPT 44页)
张春路（2006） 至今
2、数据模型
2.1、压缩机性能曲线
压缩机性能曲线
输入：蒸发温度、冷凝温度、频率
输出：质量流量、电流、功率、制冷量
压缩机性能曲线
测试条件：冷媒R410A 、电压 220V、频率30Hz/60Hz/90Hz AHRI标准测试工况 ：过热度11.1℃ 、过冷度8.3℃
压缩机性能曲线拟合
通过标况的实验数据获得对应换热压降系数，结合系数获得其他非
标准工况下的性能数据
优点：
简单实用、快速计算
适合轻商非标准工况下数据的获取（客户需求） 系统机型匹配、性能预测
缺点：
基础数据没有，需要测量多个压力点，工作量巨大 不能做深入分析，不能用于系统优化（如流路优化）
部件理论模型
3
2
T2
5
P2 h2 QDloss 外风机功率 压缩机功率 功率修正系数 外机功率
6
1 h
绿色背景色为实测数据，橙色背景色为逆运算要求解的关键参数。
仿真思路-正运算
黑箱子
节 流 装 置 冷凝器（例如：A型号） 压 缩 机
蒸发器（例如：B型号）
黑箱子
其他任意工况，例如：35/22 27/15 输入参数 A冷凝器系数、压损 B蒸发器系数、压损 排气管压损、热损 吸气管压损、热损 功率修正系数 有效冷媒循化量
模型需能反映各部件对系统压降、换热等参数的影响；
3.2、算法设计
方程组成
（1）连续性方程 （前一部件质量流量等于后一部件质量流量）
（2）能量守恒方程 （前一部件出口焓值等于后一部件进口焓值） （3）动量守恒方程 （前一部件出口压力等于后一部件进口压力） （4）系统充注量守恒 （系统充注量=系统各部件充注量之和）
换热器单元仿真培训 操作说明书
换热器单元仿真培训操作说明书欧倍尔北京欧倍尔软件开发有限公司2012年11月地址：北京海淀区清河强佑新城甲一号楼14层1431室邮编：100085II-目录一、工艺流程简介 (1)1、工作原理........................................................................................................................................12、流程说明........................................................................................................................................1二、工艺卡片. (1)1、设备列表........................................................................................................................................12、现场阀门........................................................................................................................................23、仪表列表........................................................................................................................................24、工艺参数........................................................................................................................................3三、复杂控制说明......................................................................................................................................3四、控制规程. (4)1、正常开车 (4)（1）开车前准备.........................................................................................................................4（2）启动冷物流进料泵.............................................................................................................4（3）冷物流进料.........................................................................................................................4（4）启动热物流入口泵.............................................................................................................4（5）热物流进料.........................................................................................................................42、正常运行. (4)（1）正常工况操作参数.............................................................................................................4（2）备用泵的切换.....................................................................................................................53、正常停车. (5)（1）停热物流进料泵.................................................................................................................5（2）停热物流进料.....................................................................................................................5（3）停冷物流进料泵.................................................................................................................5（4）停冷物流进料 (5)地址：北京海淀区清河强佑新城甲一号楼14层1431室邮编：100085III-（5）E101管程、壳程泄液.........................................................................................................54、事故处理. (6)（1）FV101阀卡...........................................................................................................................6（2）P101A 泵坏...........................................................................................................................6（3）P102A 泵坏...........................................................................................................................6（4）TV102A 阀卡.........................................................................................................................6（5）TV102B 阀卡.........................................................................................................................7（6）换热器管堵.........................................................................................................................7（7）换热器结垢严重.. (7)五、PID图....................................................................................................................................................8六、仿真画面. (8)地址：北京海淀区清河强佑新城甲一号楼14层1431室邮编：1000851-一、工艺流程简介1、工作原理传热，即热交换和热传递，是自然界和工业过程中一种最普遍的热传递过程。
汽车空调换热器的仿真模拟与设计
三、设计与制造
微通道换热器的设计需要考虑多个因素，如通道尺寸、通道形状、流体性质 等。在本次演示中，我们采用了一种新型的微通道设计，即蛇形微通道设计。这 种设计具有较高的传热系数和结构稳定性，能够满足汽车空调系统的要求。
在制造过程中，我们采用了先进的微细加工技术，将铝合金材料制成微小的 通道，使得通道壁厚均匀、光滑，以保证换热效果。同时，我们采用了真空钎焊 技术将多个微通道板组合在一起，以避免出现泄漏和堵塞等问题。
汽车空调换热器的仿真模拟与 设计
01 引言
03 设计流程 05 结论
目录
02 仿真模拟 04 仿真结果 06 参考内容
引言
随着科技的不断进步，汽车行业正迅速发展，对汽车空调系统的性能也提出 了更高的要求。汽车空调换热器作为汽车空调系统的重要组成部分，其性能直接 影响到整个空调系统的效果。因此，对汽车空调换热器进行仿真模拟与设计显得 尤为重要。本次演示将深入探讨汽车空调换热器的仿真模拟与设计，以提高汽车 空调系统的整体性能。
基于以上结论，我们提出以下建议：加强对汽车空调换热器的仿真模拟研究， 以进一步提高换热器的性能；在翅片厚度和间距的选择上，要进行多种方案比较， 找到最佳平衡点；优化冷凝器和蒸发器的结构设计，提高热量传递的均匀性；加 强生产过程中的质量控制，确保每个换热器的性能符合设计要求。
参考内容
随着汽车技术的不断发展，汽车空调系统的性能和效率也得到了极大的提升。 然而，传统的汽车空调系统存在着能效比不高、制冷效果不佳等问题。为了解决 这些问题，本次演示研究了一种采用微通道换热器的二氧化碳汽车空调系统，旨 在提高其冷却性能和能源利用效率。
四、性能测试
为了验证微通道换热器的性能，我们进行了一系列实验测试。首先，我们对 微通道换热器的温度分布进行了采集和分析，发现其温度分布均匀、冷却效果显 著。其次，我们对其湿度处理能力进行了测试，发现微通道换热器能够有效地降 低湿度，有利于提高制冷效果。最后，我们对微通道换热器的流量性能进行了测 试，发现其具有较好的流量调节能力，能够适应不同的环境温度和负荷条件。
换热器单元仿真实验报告 -回复
换热器单元仿真实验报告-回复环境与变量设置：在进行换热器单元仿真实验之前，我们首先需要确定实验的环境与变量设置。
换热器单元的实验需要在特定的条件下进行，以确保实验结果的准确性和可重复性。
因此，在进行实验之前，我们需要考虑以下环境和变量设置。
1. 实验环境：实验需要在恒定的温度和压力条件下进行。
为了达到这样的条件，我们可以使用一个恒温槽和一个压力控制系统来控制实验室的环境。
2. 输入和输出变量：换热器单元的实验中，我们需要控制和测量的输入和输出变量包括：- 热流量：这是换热器单元中传递的热能的量度，可以通过测量热源和热沟之间的温度差来计算。
- 温度差：换热器单元中热源和热沟之间的温度差是决定热传递效率的重要因素之一。
- 流量：热源和热沟之间的流体流动速率也会影响热传递效率。
3. 实验器材：在进行换热器单元实验时，我们需要准备以下器材：- 恒温槽：用于控制实验环境的温度。
- 压力控制系统：用于控制实验环境的压力。
- 热源和热沟：用于传递热能的介质。
- 流量计：用于测量热源和热沟之间的流体流量。
- 温度计：用于测量热源和热沟的温度。
实验步骤：一、实验的准备工作：1. 将恒温槽填充至所需的温度，并确保温度稳定。
2. 设置压力控制系统，将压力调节至所需的压力，并确保压力稳定。
3. 预热热源和热沟的介质，确保它们达到所需的工作温度。
二、测量和控制输入变量：1. 使用流量计测量热源和热沟之间的流体流量，并记录下来。
2. 使用温度计测量热源和热沟的温度，并计算温度差。
三、实验操作：1. 将热源和热沟的介质分别通过换热器单元。
2. 测量热源和热沟之间的温度差和流体流量，并记录下来。
3. 观察热源和热沟之间的热传递效果。
四、数据分析：1. 根据测量结果计算热流量。
2. 分析热源和热沟之间的温度差和流体流量之间的关系，以及热流量和热传递效果之间的关系。
3. 针对不同的实验条件进行比较和讨论。
五、结论和讨论：1. 根据实验结果，得出换热器单元在不同条件下的热传递效果。
[资料]仿真-热交换器
![[资料]仿真-热交换器](https://img.taocdn.com/s3/m/3a6f7711e97101f69e3143323968011ca300f710.png)
化工仿真技术实习报告实习名称：热交换器学院：专业：班级：姓名：学号指导教师：日期：年月日一、实习目的1、熟习换热器的操作方法；2、掌握换热器各个部件的表示方法及操作，加深对换热器性能的了解；3、了解测定流量，温度的一些常用方法，仿真系统测试换热器的原理；4、了解换热器的一些常见故障及排除方法和技巧。
二、实习内容1、工艺流程简介本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。
含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。
工艺要求：流量为18441 kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849 kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。
管程压力0.3MPa，壳程压力0.5MPa。
流程图画面“G1”中：阀门V4是高点排气阀。
阀门V3和V7是低点排液阀。
P2A为冷却水泵。
P2B为冷却水备用泵。
阀门V5和V6分别为泵P2A 和P2B的出口阀。
P1A为磷酸钾溶液泵。
P1B为磷酸钾溶液备用泵。
阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。
FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。
采用ＰＩＤ单回路调节。
TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。
采用PID单回路调节。
检测及控制点正常工况值如下：TI-1 壳程热流入口温度为65℃TI-2 管程冷流入口温度为20℃TI-3 管程冷流出口口温度为30.8℃左右TI-2 壳程热流入口温度为32℃FR-1 冷却水流量18441kg/hFIC-1 磷酸钾流量8849kg/h报警限说明（H为报警上限，L为报警下限）：TIC-1>35.0℃TIC-1<28.0℃FIC-1>9500kg/hFIC-1<7000kg/h2、工艺流程图3、开车步骤1、开车前设备检验。
冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）；2、检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。
换热器仿真教案
换热器仿真教案教案标题：换热器仿真教案教案概述：本教案旨在通过仿真实验的方式，帮助学生深入理解换热器的工作原理和基本概念。
通过使用仿真软件进行实验，学生将能够观察和分析不同换热器的性能特点，并探索不同参数对换热器效果的影响。
此外，学生还将学习如何设计和优化换热器系统，以满足特定的换热需求。
教学目标：1. 理解换热器的基本工作原理和概念。
2. 掌握换热器性能参数的计算方法。
3. 能够使用仿真软件进行换热器仿真实验。
4. 能够分析和解释不同参数对换热器性能的影响。
5. 能够设计和优化换热器系统，以满足特定的换热需求。
教学准备：1. 电脑和投影仪。
2. 换热器仿真软件（例如HTRI、AspenTech等）。
3. 实验数据和案例研究材料。
4. 换热器设计手册和相关教材。
教学步骤：引入（10分钟）：1. 引入换热器的概念和重要性，解释为什么需要进行换热器仿真实验。
2. 引发学生对换热器的兴趣，提出问题，例如：“你知道换热器在哪些领域中被广泛应用吗？”知识讲解（20分钟）：1. 介绍换热器的基本工作原理和分类。
2. 解释换热器性能参数的计算方法，例如传热系数、温差、热负荷等。
3. 讲解换热器的设计原则和常见的优化方法。
实验操作（30分钟）：1. 将学生分成小组，每个小组配备一台电脑，并安装好换热器仿真软件。
2. 指导学生打开仿真软件，介绍软件的基本操作和界面。
3. 提供一个换热器仿真实验案例，要求学生根据给定的参数进行仿真实验，并记录实验数据。
数据分析与讨论（20分钟）：1. 引导学生分析实验数据，观察和比较不同参数对换热器性能的影响。
2. 鼓励学生提出问题和解释观察到的现象。
3. 引导学生讨论如何根据实验数据优化换热器系统。
总结与展望（10分钟）：1. 总结本节课的重点内容和学习收获。
2. 展望下一节课的内容，例如介绍更复杂的换热器系统或其他相关主题。
教学延伸：1. 鼓励学生进行更多的换热器仿真实验，探索更多的参数和情景。
换热器简化模型仿真
本次汇报的主要内容为：根据一篇论文中换热器的物理简化模型，和已有的参数数据，对模型进行了重现（应用了欧拉迭代法）。
1.换热器模型简化12dTmc=dtQ Q - （1） 当管内、外介质温度不同时，管壁金属具有显著的蓄热性能。
式中m —单位长度管壁的金属质量；c —金属比热；1Q —管外放热介质对单位管长的管壁金属在单位时间内的放热量；2Q —管壁金属向管内介质在单位管长和单位时间内的放热量。
管内介质在单位管长和单位时间内的放热量可表示：2222222=k ()k ()Q d T T s T T π-=- （2） 式中2d —管子内径；2s —单位长度管子的内表面积；2T T 和—分别表示金属和管内介质的温度；2k —放热系数，可表示为n 0.8222k =K D K D ≈（3），式中2K 是常数，D 是管内介质的流量。
管外介质在单位管长和单位时间内的放热量可表示：11d 1=f Q Q Q + （4） 式中1d Q —介质向单位管长管壁的对流放热量；1f Q —介质向单位管长管壁的辐射放热量。
且有1d 1d 1y 1d 1y =k ()k s ()Q d T T T T π-=- （5） 1f 1f 1y 1f 1y =k ()k s ()Q d T T T T π-=- （6） 式中1d k 、1f k —分别为对流和辐射放热系数；y T —管外介质温度；1d —管子外径；1s —单位长度管子外表面积。
把方程（2）-（6）代入方程（1）中得： 1d 1y 1f 1y 222dTmc=k s ()k s ()k ()dtT T T T s T T -+--- （7） 令A=mc ，13y T T T ==，11d 1k s B =，222k s B =，31f 1k s B =（7）式可以简化为：3i i=1dT A =()dt i B T T -∑ （8）令c 3i=11A==piT B ∑（时间常数）,3i i=1q=i B T A ∑，（8）式最后简化为关于管壁温度T的微分方程（T 0为初值）：dTq dtpT += （9） （9）式存在解析解： -pt 0q 1-e p pT =（q-T p ） (10) 解析解中有指数的形式，占用机时较多。
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换热器单元仿真训
化工二班、
1、工艺说明
本单元设计采用管壳式换热器。
来自界外的92℃冷物流（沸点:198.25℃）由泵P101A/B送至换热器E101的壳程被流经管程的热物流加热至145℃,并有20%被汽化。
冷物流流量由流量控制器FIC101控制,正常流量为12000kg/h。
来自另一设备的225℃热物流经泵P102A/B送至换热器E101与注经壳程的冷物流进行热交换,热物流出口温度由TIC101控制(177℃)。
2 、设备名称预览
P101A/B：冷物流进料泵
P102A/B：热物流进料泵
E101：列管式换热器
3、开车操作流程
3.1 启动冷流进料泵P101A
(1)开换热器壳程排气阀VD03。
(2)开P101A泵的前阀VB01。
(3)启动泵P101A。
(4)当进料压力指示表PI101指示达9.0atm以上,打开P101A泵的出口阀VB03。
3.2 冷物流E101进料
(1)打开FIC101的前后阀VB04，VB05,手动逐渐开大调节阀FV101(FIC101)。
(2)观察壳程排气阀VD03的出口,当有液体溢出时（VD03旁边标志变绿）,标志着壳
程已无不凝性气体，关闭壳程排气阀VD03,壳程排气完毕。
(3) 打开冷物流出口阀（VD04），将其开度置为50%，手动调节FV101，使FIC101
其达到12000kg/h，且较稳定时FIC101设定为12000kg/h,投自动。
3.3 启动热物流入口泵P102A
(1)开管程放空阀VD06。
(2)开P102A泵的前阀VB11。
(3)启动P102A泵。
(4)当热物流进料压力表PI102指示大于10atm时,全开P102泵的出口阀VB10。
3.4 热物流进料
(1)全开TV101A的前后阀VB06,VB07，TV101B的前后阀VB08,VB09。
(2)打开调节阀TV101A（默认即开）给E101管程注液，观察E101管程排汽阀VD06
的出口,当有液体溢出时(VD06旁边标志变绿)，标志着管程已无不凝性气体,此时关管程排气阀VD06，E101管程排气完毕。
(3)打开E101热物流出口阀（VD07），将其开度置为50%，手动调节管程温度控制
阀TIC101，使其出口温度在177±2℃，且较稳定,TIC101设定在177℃,投自动。
4、正常工作操作参数
(1)冷物流流量为12000kg/h，出口温度为145℃，气化率20%。
(2)热物流流量为10000kg/h，出口温度为177℃。
5、停车操作流程
5.1 停热物流进料泵P102A
(1)关闭P102泵的出口阀VB01。
(2)停P102A泵。
(3)待PI102指示小于0.1atm时，关闭P102泵入口阀VB11。
5.2 停热物流进料
(1)TIC101置手动。
(2)关闭TV101A的前、后阀VB06、VB07。
(3)关闭TV101B的前、后阀VB08、VB09。
(4)关闭E101热物流出口阀VD07。
5.3 停冷物流进料泵P101A
(1)关闭P101泵的出口阀VB03。
(2)停P101A泵。
(3)待PI101指示小于0.1atm时，关闭P101泵入口阀VB01。
5.4 停冷物流进料
(1)FIC101置手动。
(2)关闭FIC101的前、后阀VB04、VB05。
(3)关闭E101冷物流出口阀VD04。
5.5 E101管程泄液
打开管程泄液阀VD05,观察管程泄液阀VD05的出口,当不再有液体泄出时，关闭泄液阀VD05。
5.6 E101壳程泄液
打开壳程泄液阀VD02,观察壳程泄液阀VD02的出口,当不再有液体泄出时，关闭泄液阀VD02。
6、事故注意事项
(1)、FIC101阀卡
(2)、P101A泵坏
(3)、P102A泵坏
(4)、TV101A阀卡
(5)、部分管堵
(6)、换热器结垢严重。