برنامه Aspen Hetran برنامه ای برای طراحی حرارتی , سنجش و مدلسازی پوسته و لوله مبدلهای حرارتی است که می تواند سیال بدون تغییر فاز و یا با تغییر را در نظر بگیرد .
همانطور که ذکر شد این برنامه دارای سه مود عملکردی است :
1-Design Mode : در این حالت نرم افزار با در نظر گرفتن محدودیت هائی چون افت فشار مجاز , قطر پوسته , سرعتها , طول لوله ها و مواردی از این دست یک مبدل مناسب را طراحی
می کند . باید دقت داشت که این یک طراحی میانی است و محدودیت های حاکم را نشان
می دهد و نیز پارامترهائی را معرفی می کند که بر اندازه مبدل تاثیر گذارند .
2- Raring Mode : در این حالت نرم افزار عملکرد مبدل را در شرائط مختلف بهره برداری بررسی می کند . در حقیقت برنامه در این قسمت بررسی می کند آیا مساحت سطح انتقال حرارت کافی است یا کمتر از حد مورد نیاز است .
3- Simulation Mode : در این قمست مشخصات مبدل و همچنین شرائط ورودی ها مشخص می شود و به عنوان ورودی به برنامه داده می شود و برنامه شرائط خروجی هر دو جریان را مشخص می کند .
باید دقت داشت خود برنامه موارد زیادی به عنوان پیش فرض دارد که می توان با استفاده از آنها از حجم اطلاعات مورد نیاز کاست .در پروسه هائی که شامل چگاش یا تبخیر هستند برنامه اطلاعات تعادل بخار-مایع و خواص در بسیاری از نقاط را نیاز دارد .
در حقیقت برنامه شامل طراحی مکانیکی حهت تعیین ضخامت پوسته و لوله مبدل است . طراحی مکانیکی دقیق خارج از محدوده این برنامه است و از وظایف برنامه Aspen Teams است .
Hetran همه الزامات و موارد TEMA را در نظر می گیرد و می تواند انواع مختلف مبدل های این استاندارد را تولید کند . البته نرم افزار می تواند بر اساس استانداردهای دیگری چون ISO,ANSI,DIN برای مبدل های حرارتی عمل کند .
یک برآورد هزینه هم برای هر طراحی در نظر گرفته شده است . البته وظیفه اصلی برآورد هزینه بر عهده برنامه Qchex است .
Hetran Input
ورودی Hetran را می توان به موارد زیر تقسیم کرد :
- تعریف مساله
- اطلاعات خواص فیزیکی
- هندسه مبدل
- اطلاعات طراحی
- اختیارات برنامه
1) تعریف مساله
تعریف مساله شامل این فرم ها است :
1)Description : این صفحه شامل سه بخش Heading , Fluid name , Remarks است . قسمت Heading شامل 5 خط است که در هرکدام تا 75 کاراکتر را می توان وارد کرد که شمال توضیحاتی در باره پروﮊه از قبیل کارفرما – تاریخ –شخص آنالایزر و غیره است . در قسمت Fluid name اسم سیال طرف گرم و سرد مشخص می شود . در برگهای گزلرش سیال ها با این نام ها مشخص می شوند . در بخش Remark هم توضیحاتی در باره پروﮊه داده می شود که در پائین برگه های گزارش این توضیحات نمایش داده می شود .
Application Options (2 : در این صفحه موارد زیر مشخص می شود :
Hot Side Application : مشخص می شود سیال گرم در چه وضعیتی است . بطور مثال یک مایع یا گاز بدون تغییر فاز است یا سیال در حال چگالش است .
Cold Side Application : در این قسمت هم وضعیت سیال سرد مشخص می شود . بطور مثال مایع در حال تبخیر شدن است .
Location of Hot Fluid : مشخص می شود سیال گرم در داخل لوله قرار دارد یا در بخش پوسته .
Program Mode : مشخص می شود برنامه در چه مودی باید کار کند . Design –Rating-Simulation
2)Process Data : شامل دو سربرگ Process Data و Heat Load Balance Options است .
در Process Data فیلدهای زیر را داریم
Fluid quantity : دبی سیال سرد و گرم مورد نظر در اینجا مشخص می شود .
Temperature : دمای سیال گرم وسرد ورودی . در بیشتر موارد فقط دمای ورودی کافی است
Operating pressure : فشار مطلق سیالات گرم و سرد که در بیشتر موارد فشار ورودی وارد می گردد.
Heat exchanged : مقدار گرمائی که مورد نظر است در مبدل مبادله شود .
Allowable pressure drop : بیشترین افت فشار مجاز در هر یک از دو مسیر گرم و سرد .
Fouling resistance : مقاومت حرارتی رسوب های تشکیل شده در بخش سرد یا گرم .
در صفحه Heat Load Balance Option مشخص می شود نرم افزار با ناهماهنگی ها در طراحی چگونه برخورد کند . بطور مثال با انتخاب گزینه flowrate در فیلد جریان گرم اعلام میشود که با تغییر دبی جرمی سیال گرم برنامه شرائط حرارتی مورد نظر را اعمال کند .
- اطلاعات خواص فیزیکی
این قسمت شامل صفحات زیر است :
Hot or Cold Side Composition: در این صفحه ترکیب سیال ورودی مشخص می شود . توصیه می شود به جز موارد خاص با کمک Search Data Bank از بانک اطلاعاتی نرم افزار استفاده شود . با انتخاب یک ماده و اضافه کردن آن می توان نام آن را در لیست مشخص کرد . باید دقت داشت که در صورتی سیال ترکیبی از چند ماده است باید میزان هر یک بر حسب دبی حجمی یا جرمی یا مولی مشخص گردد.
Cold or Hot Side Properties: در این صفحه خواص سیال های سرد و گرم همچون ضریب هدایت حرارتی – ویسکوزیته – گرمای مخصوص و سایر موارد وارد می گردد . باید توجه داشت در صورتی که برای یک نقطه دمائی خواص وارد شود برنامه برای هیچ نقطه دیگری از بانک اطلاعاتی خود استفاده نمی کند و باید برای سایر نقاط هم خواص را وارد کرد .
Exchanger Geometry
این بخش شامل صفحات زیر است :
Exchanger Type : در این صفحه نوع مبدل تعیین می شود و شامل صفحات زیر است :
Shell/Heads: در این صفحه نوع افقی یا عمودی بودن مبدل و نیز شکل پوسته و دو سر آن مشخص می گردد . در بخش شکل پوسته می توانیم مشخص کنیم مبدل یک عبوره یا دو عبوره و یا انواع دیگری همچون Divided Flow ,Split Flow و یا مواردی از این دست باشد .
Cover : در این صفحه مشخص می شود که مبدل در قسمتهای پوسته و جلو و عقب دارای چه نوع پوششی باشند . همچنین می توان مشخص کرد که پوشش به قسمت مورد نظر جوش بخورد یا خیر.از انواع پوشش می توان به Flat , Cone, Dished اشاره کرد .
Tubesheets: در این صفحه نحوه درکنارهم قرارگیری لوله ها مشخص می شود همچنین نحوه اتصال لوله به صفحات لوله ها مشخص می گردد .
Flangesheet : در این صفحه هم نحوه اتصال فلنجهای پوسته مشخص می گردد .
Tubes
در این قسمت صفحات زیر را داریم :
Tube: در این صفحه نوع لوله را مشخص می کنیم. مثلا صاف یا همراه با فین های خارجی باشد . همچنین در این صفحه قطر خارجی لوله و ضخامت لوله مشخص میگردد. در فیلد Tube Pitch فاصله مرکز به مرکز لوله ها مشخص می گردد . در فیلد Tube pattern هم نحوه آرایش لوله ها در کنار هم بطور مثال مثلثی یا مربعی وارد می گردد . در ادامه هم جنس لوله ها و شرائط سطح آن اعم از صاف یا همراه با زبری مشخص می گردد .
Fins : در صورتی که لوله ها فین دار باشند در این قسمت چگالی ماده فین ها و نیز ارتفاع و ضخامت مشخص می گردد . همچنین مساحت بر واحد طول مورد انتظار نیز بایدوارد گردد .
Baffles
این بخش شامل صفحات زیر است :
Baffle : در این قسمت مواردی همچون نوع بافل , در صد طول صفحه بافل به قطر و
جهت گیری بافل مشخص می شود .
Rod baffle: در این قسمت قطر داخلی و خارجی میله ها و همین طور قطر ساپورت و طول ساپورت برای هر بافل , برای بافل های میله ای مشخص می شود .
Nozzles :
در این قسمت می توان قطر نامی یا قطر واقعی نازل , تعداد و مکان نازل ها را مشخص کرد . همچنین می توان در فیلد های flange rating و flange type می توان نوع و اندازه فلنج ها را انتخاب کرد . همچنین در فیلد flow direction می توان مشخص کرد که مبدل موازی یا خلاف جهت باشد.
Design Data
این قسمت شامل سه بخش است :
Design Constraint
در این بخش محدودیت های حاکم بر طراحی مشخص می شود .
Shell/Bundle : در این صفحه محدودیت های مکانیکی اعمال می شود . در فیلد
Shell Diameter ماکزیمم و مینیمم قطر مجاز پوسته و همچنین میزان افزایش مجاز در قطر را می توان مشخص کرد . در فیلد Tube Length ماکزیمم و مینیمم طول لوله و همچنین میزان افزایش مجاز درطول را می توان مشخص کرد. در فیلد Tube passes ماکزیمم و مینیمم تعداد مسیر های عبور سیال مشخص می گردد . همچنین در این فیلد نحوه افزایش مسیرها نیز مشخص می گردد . در فیلد های دیگر هم می توان مینیمم تعداد پوسته های موازی یا سری با هم , ماکزیمم تعداد بافل ها و مواردی از این دست را تنظیم کرد .
در صفحه Process هم می توان افت فشار مجاز , حداقل و حداکثر سرعت سیال , افت فشار مجاز در نازل ها را مشخص کرد .
در قسمت Program Option هم می توان برخی از موارد را که معمولا خود نرم افزار محاسبه می کند را نادیده گرفت و آنها را بصورت دلخواه اعمال کرد . همچنین در این قسمت برخی ملاحظات محاسباتی را نیز اعمال می کنیم .
