Air cooler (làm mát bằng không khí)

4.1. Air Cooler (làm mát bằng không khí)
Air Cooler sử dụng hỗn hợp không khí lý tưởng, tương tự như trao đổi
nhiệt để làm lạnh hoặc gia nhiệt dòng quá trình vào đạt tới điều kiện yêu
cầu. Một hoặc nhiều quạt tuần hoàn không khí qua các vỏ để làm mát các
dòng lỏng. Dòng không khí có thể được khai báo ban đầu hoặc được tính
toán từ thông tin về tốc độ quạt. AIR COOLER có thể tính toán các thông
số cài đặt khác nhau, bao gồm:
- Hệ số trao đổi nhiệt toàn phần, UA
- Tổng lưu lượng dòng không khí
- Nhiệt độ của dòng ra

4.1.1. Nguyên lý
Trạng thái cân bằng
Air Cooler sử dụng phương trình cơ bản giống như Heat Exchanger.
Tuy nhiên Air Cooler có thể tính toán dòng khí dựa trên thông tin về tốc
độ quạt.
Tính toán dựa trên cân bằng năng lượng giữa dòng không khí và hơi. Cân
bằng năng lượng cho thiết bị làm lạnh bằng không khí được tính theo
công thức sau:
Mair (Hout - Hin)air = Mprocess(Hin - Hout)process
Trong đó:
Mair = lưu lượng khối lượng không khí
Mprocess = lưu lượng khối lượng dòng quá trình
H = enthalpy
Nhiệt năng thiết bị trao đổi nhiệt, Q được xác định bởi hệ số trao đổi
nhiệt toàn phần, diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và độ chênh lệch nhiệt độ:
Q = - UADTLMFt
Trong đó:
U = hệ số truyền nhiệt chung
A = diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
DTLM = logarit độ chênh lệch nhiệt độ (LMTD)

Ft = hệ số hiệu chỉnh

1


Hệ số hiệu chỉnh LMTD, Ft được tính toán từ cấu trúc hình học và cấu tạo
thiết bị làm lạnh bằng không khí.
ACOL Functionality
Trong Steady State mode, bạn cũng có thể truy cập vào hàm ACOl nhất
định trên tab HTFS-ACOL
Bạn phải cài đặt và đăng kí ACOL 6.4 trước khi bạn truy cập vào hàm
ACOL

Dynamic

Heat Transfer
Air Cooler sủ dụng các phương trình cân bằng năng lượng cơ bản như
tính toán đơn vị Heat Exchanger. Các tính toán Air Cooler được dựa trên
cân bằng năng lượng giữ không khí và dòng quá trình. Cho một Air
Cooler cross-current, cân bằng năng lượng được tính như sau :
M Pr ocess ( H in − H out ) Pr ocess − M air ( H in − H out ) air = ρ

d (VH out ) process
dt

(4.3 )

Trong đó :
Mair

: lưu lượng khối lượng dòng không khí

Mprocess : lưu lượng khối lượng dòng quá trình
ρ

: tỷ khối

H

: enthalpy

V

: thể tích ống Air Cooler

Pressure Drop
Tổn thất áp suất của Air Cooler có thể được xác định bằng một trong hai
cách sau :
- Xác định tổn thất áp suất
- Xác định mối quan hệ dòng áp suất bởi giá trị hệ số k
Nếu chọn dòng chảy áp suất để xác định tổn thất áp suất trong Air Cooler,
giá trị K được sử dụng liên quan tới tốn thất áp suất do mà sát và chạy

2


qua các thiết bị trao đổi. Mối quan hệ tương tự như phương trình tổng
quát :
flow = density × k P1 − P2

(4.4)

Phương trình tổng quát dòng này sử dụng để tình toán tổn thất áp suất
trên Heat Exchanger mà không liên quan đến áp suất tĩnh. Giá trị P1-P2
được định nghĩa là tổn thất áp suất do ma sát trong đó được sử dụng tìm
kích thước của Air Cooler với một giá trị k.

Dynamic Specifications
Nói chung, ba thông số kỹ thuật được yêu cầu của HYSYS trong các tính
toán của Air Cooler được giải thích đầy đủ :
Dynamic
Specifications

Mô tả

Overall UA

Sản phẩm của Overall Heat Transfer Cofficient, và tổng diện tích
có sẵn cho nhiệt truyền, Overall UA phải được quy định trong
Dynamic mode. Bạn có thể xác định giá trị UA trên trang
Parameters của tab Design

Fan
Rating Bạn phải xác định các thông tin sau trên trang Sizing của tab
Information
Rating:
• Demanded Speed
• Design Speed
• Design Flow
• Max Acceleration (optional)

Hoặc
• Current Air Flow
Pressure Drop

Xác định một trong hai Overall Delta P hoặc Overall K-value cho
Air Cooler. Những thông số kỹ thuật của tổn thất áp suất có thể
được thực hiện trên trang Specs trong tab Dynamics

4.1.2 Giao diện Air Cooler Property
Thêm một Air Cooler để mô phỏng của bạn bằng cách như sau :
1.Từ menu Flowsheet, chọn Add Operation ( hoặc nhấn phím F12). Giao diện
UnitOps xuất hiện

3


2. Nhấp vào nút tròn Heat Transfer Equipment
3. Từ danh sách các đơn vị vận hành có sẵn, chọn Air cooler
4. Nhấp vào nút Add, giao diện Air Cooler property xuất hiện
Hoặc
1. Từ menu Flowsheet, chọn Palette ( hoặc nhấn F4) Object Palette xuất
hiện.
2. Nhấp đúp chuột vào biếu tượng Air Cooler, giao diện Air Cooler
property được hiện thị

Bỏ qua Air Cooler trong tính toán, nhấp vào hộp kiểm Ignored. HYSYS hoàn
toàn không quan tâm đến các hoạt động (và không có thể tính toán dòng đầu ra)
cho đến khi bạn khôi phục lại nó vào một trạng thái hoạt động bằng cách để
trống checkbox.

4.1.3. Design tab
Gồm 4 trang: Connections, Parameters, User Variables và Notes.

Connections Page
Trang này cung cấp tên nguyên liệu và dòng hơi qua thiết bị Air Cooler, có thể
thay đổi tên trong mục Name

4


Parameters Page

Trong trang Parameters, các thông tin sau sẽ được hiển thị:
Thông số
Mô tả
Air
Cooler Cho phép bạn chọn HYSYS-Engines or HTFS-Engines.
Model
Các tùy chọn HTFS-Engines chỉ xuất hiện nếu ACOL6.4
được cài đặt và cấp phép. Các tùy chọn HTFS- Engines
cho phép bạn truy cập vào các chức năng ACOL trên tab
HTFS-ACOL
Delta P

Độ giảm áp DP của quá trình có thể được xác định trước.
DP có thể được tính toán nếu cung cấp cả hai giá trị áp
suất dòng vào và dòng ra. Không có độ giảm áp liên quan
với dòng không khí. Áp suất không khí qua thiết bị làm
lạnh giả định bằng áp suất khí quyển.

Overall UA

UA bằng tích của hệ số truyền nhiệt toàn phần và tổng

5


diện tích bề mặt trao đổi nhiệt. Hiệu suất thiết bị tỷ lệ với
độ chênh lệch nhiệt độ logarit, trong đó UA là hệ số tỷ lệ.
UA cũng có thể được xác định trước hoặc tính toán bằng
Hysys.
Configuration

Danh sách kéo thả configuration hiển thị sự sắp xếp các
ống trong thiết bị làm lạnh bằng không khí. Có bảy loại
thiết bị cấu tạo khác nhau để lựa chọn. Hysys sẽ định rõ
hệ số hiệu chỉnh, Ft dựa trên cấu hình thiết bị trao đổi
nhiệt

Air
Intake/Outlet
Temperatures

Nhiệt độ dòng không khí vào và ra có thể được xác định
trước hoặc tính toán bởi Hysys

Air
Intake Áp suất dòng vào có giá trị mặc định là 1atm.
Pressure

User Variables Page
Trang User Variables cho phép bạn tạo ra và thực hiện các biến người dùng của
riêng bạn cho các hoạt động hiện tại. Để biết thêm thông tin tham khảo Section
1.3.3 - User Variables Page/Tab.

Notes Page
Trang này cho phép ghi chú hoặc đánh dấu AIR COOLER và case mô phỏng.

4.1.4. Rating Tab
Gồm hai trang Sizing và Nozzles

6


Sizing Page

Trong trang này hiển thị thông tin về quạt cho thiết bị Air Cooler:
Thông số quạt

Mô tả

Number of Fans

Xác định số lượng quạt trong thiết bị làm lạnh

Speed

Tốc độ quạt

Demanded Speed

Tốc độ yêu cầu của quạt. Trong mô phỏng tĩnh, nó
chính bằng tốc độ của quạt. Tốc độ yêu cầu được tính
toán từ các thông tin về quạt hoặc do người sử dụng
cung cấp từ đầu.

Max Acceleration

Tham số này chỉ áp dụng trong mô phỏng động

Design speed

Tốc độ quạt làm lạnh không khí. Nó dùng tính toán
cho dòng không khí qua thiết bị làm lạnh

Design flow

Dòng không khí của thiết bị làm lạnh không khí

Current Air Flow

Được tính toán hoặc do người sử dụng cung cấp từ
đầu. Nếu do người sử dụng cung cấp từ đầu thì không
cần tốc độ quạt

Dòng không khí qua quạt được tính toán theo quan hệ tuyến tính:
Fan Air Flow = Speed x Design Flow /Design Speed
Mỗi quạt phân phối dòng không khí qua thiết bị làm lạnh. Tổng dòng không
khí được tính toán như sau:
Total Air Flow = ∑ Fan Air Flow

Sizing Page HTFS-Engines
7


Các trang sau xuất hiện khi lựa chọn HTFS-Engines là lựa chọn trên trang
Parameters của tab Design.

4.1.5.Worksheet tab
Worksheet Tab chứa toàn bộ các thông tin về dòng quá trình qua thiết bị làm
lạnh bằng không khí Air cooler. Các trang Conditions, Properties,
Compositions chứa các thông tin từ các trang tương ứng của Worksheet Tab
về các thuộc tính của dòng. Trang PF Specs có tóm tắt các thuộc tính của dòng
trong Dynamics Tab.

4.1.6. Performance Tab
Có các trang hiển thị kết quả tính toán của Air Cooler.

Results Pages
Các thông tin từ Results Page được chỉ ra dưới đây:
Kết quả
Working
Duty

Mô tả
Fluid xác định sự thay đổi năng suất của dòng vào và dòng
ra
Hprocess, in + Duty = Hprocess, out

LMTD Correction Hệ số hiệu chỉnh sử dụng để tính toán toàn bộ trao

Factor, Ft
đổi nhiệt trong Air Cooler, tính cho cấu tạo của các
ống khác nhau
UA

UA bằng tích của hệ số truyền nhiệt toàn phần và
tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt. Hiệu suất thiết bị
tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ logarit, trong đó UA
là hệ số tỷ lệ. UA cũng có thể được xác định trước

8


hoặc tính toán bằng Hysys
LMTD

Được tính toán trong vùng nhiệt độ tiệm cận (độ
chênh lệch nhiệt độ cuối), sử dụng phương trình sau:
ΔTLM = ( ΔT1 –ΔT2 ) / ln ( ΔT1 /ΔT2)
Trong đó : ΔT1 = Thot, out – Tcold, in
ΔT2 = Thot, in – Tcold, out

Inlet/Exit Process có thể được khai báo hoặc được tính toán bằng Hysys
Temperatures
Inlet/Exit
Temperatures

Khi làm việc
trên mô phỏng
tĩnh không

thay đổi các
thông số trong
tab này được

Air có thể được khai báo hoặc được tính toán bằng Hysys

4.1.7. Dynamics Tab
Tab Dynamics chứa những trang sau:
•

Model

•

Specs

•

Holdup

•

Stripchart

Trong động lực, dòng không khí phải được tính toán bằng cách sử dụng thông
tin đánh giá quạt.

9

Model Page
Các page Mode cho phép bạn xác định UA được trong mode Dynamic. Giá trị
của UA được tính như sau :
UAdynamic = FUAsteadytate

4.8

Trong đó :
UAsteadystate = UA Giá trị nhập trên trang Parameters của tab Desing
F=

2 × f1 × f 2
( f1 + f 2 )

Chỉ số tỷ lệ lưu lượng

4.9

f1=( lưu lượng khối lượng / lưu lượng chuẩn)^0.8 với khí (4.10)
f2=( lưu lượng khối lượng / lưu lượng chuẩn)^0.8 với lỏng (4.11)
Page Model chứa một nhóm tính UA

Nhóm bao gồm bốn yếu tố, tất cả được mô tả trong bảng dưới đây
Field
UA

Mô tả
Giá trị trạng thái ổn định của UA. Shoulds này là giống như giá trị nhập
vào tab Parameters
Reference air

Tài liệu tham khảo cho lưu lượng không khí. Nó được sử dụng để tính toán
giá trị của f1 như trong phương trình (4.10)
Reference fluid Tài liệu tham khảo cho các lưu lượng chất lỏng. Nó được sử dụng để tính
flow
toán giá trị của f2 như trong phương trình (4.11)
Minimum flow Các yếu tố quy mô tối thiểu được sử dụng. Nếu giá trị tính bằng phương
scala factor
trình (4.9) nhỏ hơn giá trị này, giá trị này được sử dụng.

Specs Page
Page Specs có chứa các thông tin liên quan đến việc tính toán tổn thất áp suất
của Air Cooler

10


Bạn có thể xác định tổn thất áp suất của Air Cooler được trính trong nhóm
Dynamic Specifications.
Dynamic
Mô tả
Specificationss
Overall Deltal Một giọt đặt áp lực trên van được giả định hoạt động với điều này đặc
P
điểm kỹ thuật. Lưu lượng và áp suất của đầu vàohay ra khỏi Hoặc dòng
phải được xác định hoặc tính toán từ các hoạt động khác trong
flowsheet. Dòng chảy qua van là không phụ thuộc vào giảm áp lực trên
Air Cooler. Để sử dụng Delta tổng thể P như một đặc điểm kỹ thuật
năng động, tương ứng kích hoạt checkbox. Các hoạt động Air Cooler,
như hoạt động đơn vị năng động khác, should sử dụng tùy chọn đặc
điểm kỹ thuật k có giá trị càng nhiều càng tốt, để mô phỏng mối quan hệ

dòng chảy áp lực thực tế trong nhà máy.
Overall
K Các olefin k giá trị mối quan hệ betweens dòng chảy qua Air Cooler và
Value
áp suất của dòng xung quanh. bạn có thể hoặc Xác định k có giá trị hoặc
đã được tính từ các dòng hoàn cảnh xung quanh Cooler Air. Bạn có thể
"kích thước" Cooler với
k có giá trị của K Nhấp vào nút Calculate. Đảm bảo rằng có một giảm
áp suất không không qua Cooler Air trước Tính K nút được nhấp. Để sử
dụng k có giá trị như một đặc điểm kỹ thuật năng động, tương ứng với
kích hoạt checkbox

11


Preesure Flow Dòng chảy tài liệu tham khảo kết quả giá trị trong một mối quan hệ
Reference
tuyến tính hơn betweens lưu lượng và áp suất giảm. Mô hình này được
Flow
sử dụng để tăng sự ổn định rơi trên khởi động và tắt máy ở đâu là dòng
chảy thấp. Nếu tùy chọn dòng chảy áp lực được chọn lựa những giá trị k
được tính toán dựa trên hai tiêu chí. Nếu dòng chảy của hệ thống là lớn
hơn so với lưu lượng tham khảo k giá trị k không thay đổi. Chúng tôi đề
nghị k Đó Dòng tham chiếu được thực hiện như là 40% của thiết kế
dòng chảy trạng thái ổn định cho sự ổn định tốt hơn ở dòng chảy phạm
vi lưu lượng áp suất thấp. Nếu dòng chảy của hệ thống là nhỏ hơn so
với lưu lượng tham khảo k giá trị k được đưa ra bởi:
Kuse=kspecified x Factor
nơi mà yếu tố được quyết định bởi HYSYS nội bộ để đi vào xem xét lưu
lượng và áp lực mối quan hệ thả tại khu vực dòng chảy thấp

Nhóm Dynamic Parameters thông tin về giư vưng của Air Cooler, tất cả được
mô tả trong bảng dưới đây:
Dynamic Volume
Fluid Volume
Mass Flow

Mô tả
Xác định Air Cooler thể tích ngưng tụ
Các lưu lượng của dòng quá trình thông qua Air Cooler được tính

Exit Temperature

toán
Nhiệt độ ra của dòng quá trình.

Holdup Page
Trang Holdup chứa thông tin về các tính chất, thành phần, và Số lượng trong
Holdup.

12


Đối với mỗi giai đoạn Chứa trong không gian thể tích của các hoạt động đơn
vị, sau đây được quy định:
Holdup Details
Phase
Accumulation
Moles
Volume

Mô tả
Giai đoạn của chất trong thể tích ngưng tụ
Tốc độ thay đổi của vật liệu trong ngưn tụ cho mỗi pha
Lương vật chất trong ngưng tụ cho từng pha
Thể tích ngưng tụ của mỗi pha

Click vào nút Advanced để truy cập vào xem các thông tin chi tiết hơn về
holdup trong đơn vị vận hành.

Stripchart Page
Trang Stripchart Cho phép bạn chọn và tạo biểu đồ dải mặc định chứa biến
khác nhau liên quan đến hoạt động. Xem Mục 1.3.4 - Stripchart Trang / Tab để
biết thêm thông tin

4.1.8. HTFS – ACOL Tab
Đây là tab cho phép bạn truy cập vào các chức năng ACOL. Để truy cập vào
các chức năng trên tab này bạn phải thực hiện các việc sau:
• Cài đặt và mua bản quyền ACOL 4.6
• Chọn HTFS-Engines từ danh sách kéo thả trên mô hình Air Cooler ở
page Parameters của tab Design.
Tùy chọn HTFS-Engines chỉ chạy trên các mô phỏng tĩnh.
Nếu bạn cung cấp nhiều dữ liệu hơn so với yêu cầu thì ACOL sẽ kiểm tra tính
nhất quán và cảnh báo bạn khi có bất kì một sự khác biệt nào.
ACOL Simulation Modes

ACOL có 8 mô hình mô phỏng khác nhau và 4 trong số chúng được nhận diện
bằng HYSYS.Mỗi mô hình thực hiện tính toán một biến khác nhau dựa trên cơ
sơ dữ liệu mà bạn cung cấp.HYSYS sẽ kiểm tra dữ liệu đầu vào cho Air Cooler
để xác định xem ACOL có thể chạy không, sau đó mô hình ACOL sẽ chạy dựa

trên các dữ liệu đã cung cấp. HYSYS sau đó sẽ gửi dữ liệu tới ACOL.

13


Dưới đây là bảng danh sách mô tả các tiêu chí sử dụng bởi HYSYS để xác định
các thông báo về trạng thái của air cooler, ACOL có thể chạy hoặc không và
mô hình đó ACOL sẽ chạy.
Tất cả các chế độ mô phỏng

Dưới đây là những thông số với những kiểu cho trước khác nhau:
Thông số
Giá trị
Air inlet temperature
specified
Air outlet temperature
not specified
Pressure drop
not specified
Process inlet temperature
specified
Process outlet temperature
not specified
ACOL Simulation 9

Tính toán nhiệt độ đầu ra
Thông số
Process inlet temperature
Process outlet temperature
Airflow

Process flow rate

Giá trị
specified
not specified
specified
specified

ACOL Simulation 1

Tính toán nhiệt độ dòng đầu vào
Thông số
Process inlet temperature
Process outlet temperature
Airflow
Process flow rate
Process inlet temperature
Process outlet temperature

Giá trị
not specified
specified
specified
specified
not specified
specified

ACOL Simulation 3

Tính toán lưu lượng khối lượng của dòng quá trình:

Thông số
Giá trị
Process inlet temperature
specified
Process outlet temperature
specified
Airflow
specified
Process flow rate
not specified
ACOL Simulation 4

Tính toán lưu lượng khối lượng của dòng không khí:
Thông số
Giá trị
Process inlet temperature
specified

14


Process outlet temperature
Airflow
Process flow rate

specified
not specified
specified

Nhập và xuất các file ACOL Input

Các nút Import và Export xuất hiện trên mỗi trang của tab HTFS – ACOL.Các
nút này cho phép bạn nhập dữ liệu ACOL tồn tại hoặc xuất dữ liệu hiện
tại.Định dạng file sử dụng là các file ACOL Input [ *.aci].

Page Bundle Geometry
Page Bundle Geometry có nội dung thay đổi phụ thuộc vào nút chức năng mà
bạn lựa chọn.
Nút chức năng Headers/Nozzles
Hình 4.10

Dưới đây là bảng mô tả các trường xuất hiện khi bạn kích vào nút chức năng
Headers/Nozzles.

Đối tượng
Number of
Nozzles

Mô tả
Inlet Nhập số lượng vòi phun đầu vào trên mỗi bó.Quá ít vòi phun
có thể gây ra tổn thất áp suất và gây sói mòn các vòi phun và
các đầu vòi.Giá trị mặc định là 1.

15


Number of Outlet Nhập số lượng vòi phun đầu ra trên mỗi bó.Nếu có sự thay đổi
Nozzles
pha qua các bó thì nó có thể thay đổi số lượng và kích cỡ vòi
khác nhau để phù hợp với các vòi đầu vào.Giá trị mặc định là

1.
Inside Diameter of Nhập đường kính trong của các vòi phun đầu vào.Mặc định là
Inlet Nozzle
giá trị đường kính tham khảo cao nhất mà có thông lượng
(RV2) ít hơn 6000 kg/m s2.Các giá trị tham khảo là: 50mm,
100mm, 150mm, 200mm...
Inside Diameter of Nhập đường kính trong của các vòi phun đầu ra. Mặc định là
Outlet Nozzle
giá trị đường kính tham khảo cao nhất mà có thông lượng
(RV2) ít hơn 6000 kg/m s2.Các giá trị tham khảo là: 50mm,
100mm, 150mm, 200mm...
Type of Header
Các lựa chọn về đầu vòi: Box, D-header, Plug, Cover Plate, or
Manifold.
U-Bend
Các lựa chọn về U-Bend Configuration gồm: No-bends,
Configuration
Ubends in alternate passes, or U-bends in every pass.
Depth of
Inlet Nhập độ sâu của header của ống chất lưu vào.Đối với một DHeader
header, đây sẽ là độ sâu tối đa của D-section.Giá trị mặc định
là 300 mm (11,8 in) đối với thiết bị trao đổi nhiệt Air Cooler.
Depth of
Other Nhập độ sâu của các đầu vòi khác.Các đầu vòi khác ở vị trí đối
Header
diện với đầu vòi vào.Đối với một số lẻ các đường chuyền thì
đầu vòi sẽ là đầu ra.Đối với D-header, độ sâu sẽ là độ sâu tối
đa của D – section.Giá trị mặc định là 150 mm (5.9 in) đối với
thiết bị trao đổi nhiệt Air Cooler.
Perf. Pass Plates

Nhập số trung bình của các tốc độ đầu bị mất thông qua từng
tấm đục trong tiêu đề. Tấm qua đục thường được trang bị để
tăng cường các tiêu đề trong ứng dụng áp suất cao. Giá trị mặc
định là 0.0

Nút chức năng Bundle
Hình 4.11

16


Chú ý:
Yêu cầu đối với các trường:
• Number of Passes (số đường dẫn): <= 50
• Number of Rows ( số hàng ống ): <= 100
• Number of Tubes ( số ống ): <= 1000
Bảng dưới đây mô tả các trường sẽ xuất hiện khi bạn kích chọn nút chức năng
Bundle.
Đối tượng
Number of Passes
Number of Rows
Number of Tubes
Đối tượng
Type of Bundle

Mô tả
Yêu cầu phải <=50, với 4 hoặc nhiều số đường dẫn hơn sự
trao đổi hướng dần đến điều kiện lí tưởng.
Yêu cầu <= 100
Yêu cầu < 1000

Mô tả
Có 5 loại bó ống được bố trí sẵn trong danh sách kéo
thả.Việc bố trí các bó ống ảnh hưởng đến số lượng ống cho
phép.
Number Of Tubes In A Row = Numbe rOf Tubes/Number
Of Rows.
Nếu số lượng ống trong một hàng không dư thì chỉ có những
bó ống sau được sử dụng:
• Inline
• Staggered - even rows to the right
• Staggered - even rows to the left
Nếu số lượng ống trong một hàng dư thì chỉ có 2 bó ống sau

17


Tube
Side
Orientation

Flow

Rows per Pass

Max. No. Tubes per
Row per Pass

X-Side Stream Mass
Flow Orientation

Bundle
Direction

Relative

Number of Circuits

Shape of Tubes

Pass Layout Diagram
button

được sử dung:
• Staggered - extra tubes in odd rows
• Staggered - extra tube in even rows
Lựa chọn Orientation (định hướng) của
Tube Side Flow với đại diện là X-side flow. Đây là mục chỉ
được sử dụng để thiết lập chính xác một bó ống không đối
xứng (non-symmetrical bundle) cũng như định hướng dòng
trong tubeside được thiết lập một cách rõ ràng khi bó ống
được xác định sử dụng
Pass Layout Window.
Lựa chọn từ Counter-current (mặc định), Cross-flow, Cocurrent.
Nhập số hàng ống được thay thế bởi mỗi tubeside pass (ống
dẫn). Khi xác định cụ thể bó ống không đối xứng sử dụng
Pass Layout Window để xác định bó.
Nhập số ống tối đa trong mỗi hàng bị thay thế bởi từng pass.
Chỉ được sử dụng khi xác định cụ thể các bó ống đối xứng.
Khi xác đinh các bó không đối xứng sử dụng tương tác
bundle specification đặc trưng.

Xác định mối liên hệ giữa định hướng dòng cho X-side với
hướng của bó ống.
Nhập 0 (vertical-up), 45, 90
(horizontal) hoặc 180 (vertical-down). Giá trị mặc định là 0.
Xác định các góc định hướng của bó ống so trong X-side
Stream Mass Flow Direction (XSFD) trong phạm vi từ
-90o đến +90o. Nếu để giá trị 0o (mặc định) thì các ống sẽ
luôn luôn nằm ngang không phụ thuộc vào X-side Stream
Mass Flow Direction.
Nhập số lần xuất hiện ống lắp đặt cơ sở trong bó ống. Việc
lặp lại thuận tiện được sử dụng khi một ống lắp đặt cơ sở
được lặp lại một số lần trên bó ống. Đặc điểm này thường
hay được sử dụng trong các cuộn dây ở điều hòa không khí
với ống chữ U. Nó có thể được sử dụng trong:
a, Các bó ống nội tuyến hoặc các bó ống so le với cùng số
ống trên một hàng.
b, Khi các điều kiện dòng đầu vào
X-side không thay đổi trên bó.
Lựa chọn Round (mặc định), Oval, hoặc Flat. Nếu các ống
Oval hoặc Flat được lựa chọn thì dữ liệu hình dạng cho ống
nên được nhập vào đối với từng loại ống trên page Noncircular Tubes (kích vào nút chức năng Tubes). Dữ liệu về
hình dạng về các loại gân sẽ được nhập trên page Extended
Surfaces.
Hiển thị biểu đồ Pass Layout cho phép bạn xác định sự sắp

18


xếp ống dẫn theo các yêu cầu của bạn.
Nút chức năng Tubes

Hình 4.12

Dưới đây là bảng danh sách miêu tả các trường sẽ xuất hiện khi bạn kích vào
nút chức năng Tubes.
Đối tượng
Các tùy chọn chung
Nút Add Tube
Nút Remove Tube
Effective Length

Total Length

Transverse Pitch
Longitudinal Pitch

Mô tả
Thêm một ống vào Air Cooler.
Loại bỏ một ống từ Air Cooler.
Đây là chiều dài của ống truyền nhiệt. Các phần cố định của ống mà
nó khớp với sơ đồ ống và tiếp xúc các ống hỗ trợ.Bao gồm các phần
này trong
Total Tube Length (tổng chiều dài ống). Đối với các thiết bị trao đổi
nhiệt Air Cooler thì giá trị mặc định là 6000 mm (19.7 ft).
Đây là tổng chiều dài của ống bao gồm cả phần khớp nối trong sơ
đồ ống và tiếp xuc với các ống hỗ trợ. Nó được sử dụng cho các
tính toán về tổn thất áp suất trong ống. Giá trị mặc định là chiều dài
ống hiệu quả (Effective).
Đây là khoảng cách giữa các đường trung tâm của các ống liên tiếp
trên cùng một hàng ống.Giá trị mặc bằng 2,3 lần Tube OD đối với
các thiết bị trao đổi nhiệt Air Cooler.

Nếu bạn có một tiêu chuẩn bố trí ống TEMA, ví dụ: dạng tam giác
(30o), xoay vuông (45 o), xoay tam giác (60o), vuông (90o) sau đó sử
dụng bố trí góc.
Nếu bạn có cách bố trí ống không theo tiêu chuẩn sau đó sử dụng
mục này. Các mối tương quan chỉ có giá trị đối với các cách bố trí
ống tiêu chuẩn TEMA được đưa ra ở trên để sử dụng góc bố trí

19


trong trường hợp này.
Đối với các longitudinal pitch (ống dọc ở biên) khác lớn, bạn có
thể được phép giảm hệ số truyền nhiệt riêng tư ACOL.
ACOL hiện nay không cho phép hiệu ứng này. Không có giá trị mặc
định. Giá trị sẽ được tính toán từ Transverse Pitch và Layout Angle.
Layout Angle
Sử dụng trường này để nhập góc bố trí đối với tiêu chuẩn TEMA về
sắp xếp bố trí ống:
• 30 ° - sắp xếp hình tam giác (mặc định)
• 45 ° - sắp xếp xoay vuông
• 60 ° - sắp xếp xoay hình tam giác
• 90 ° - sắp xếp vuông (chỉ áp dụng cho dãy ống bên trong).
Nếu bạn có một sự bố trí ống không theo chuẩn (non-standard),
nghĩa là đưa ra một góc sắp xếp không theo những góc đã được liệt
kê ở trên thì đầu vào longitudinal pitch sẽ thay thế mục này. Sử
dụng mục này đối với các ống phẳng, các mối tương quan chỉ có
giá trí đối với các cách bố trí ống theo tiêu chuẩn TEMA. Giá trị
mặc định là 30 °.
Nhóm tùy chọn chi tiết về ống (Tube Details)
Tube Number

Hiển thị hệ thống xác định số ống.
Nếu bạn có nhiều hơn một ống đã xác định thì sau đó các dữ liệu
đầu vào tương ứng sẽ xuất hiện trên các page Extended Surfaces và
Materials.
Tube ID
Trên 4 đường kính ống được chỉ ra. Các giá trị mặc định đối với
Tube ID (1): Tube ID(1) = Tube OD(1) – 3.3mm (0.13in) đối với
các thiết bị trao đổi nhiệt Air-cooler. Các loại ống khác mặc định là
Tube ID (1).
Tube OD
Trên 4 đường kính ống có thể được chỉ ra. Theo tiêu chuẩn API661
đề xuất là 25,4 mm hay tối thiểu là 1 inch đối với đường kính ngoài.
Nhóm tùy chọn các chi tiết về ống không tròn (Non-Circular Tube Details)
Non-Circular
Tubes Đây là checkbox để xác định các tống số của ống không tròn. Khi
checkbox
bạn kích vào checkbox này thì các trường được liệt kê dưới đây sẽ
xuất hiện.
Tube Number
Hiển thị hệ thống xác định số ống
Major Axis on Outside of Cho phép bạn chỉ ra chiều dài mặt phẳng của ống.
Tube
Minor Axis on Outside of Cho phép bạn chỉ ra chiều dài của mặt “short” (ngắn) của ống.
Tube
Tube Wall Thickness
Cho phép bạn xác định bề dày của thành ống.

Page Extended Surfaces
Hình 4.13

20


Dưới đây là bảng danh sách mô tả các đối tượng trong page này
Chú ý: Nếu bạn sử dụng các ống có gân thì bạn cần cung cấp các thông tin chi
tiết về ống và gân trên các trang Bundle Geometry và Extended Surfaces.
Đối tượng
Add fin
Remove Fin
Fin ID
Fin Type

Tip Diameter
Plate Length

Mô tả
Kích vào nút này để thêm một gân.Các thông số cài đặt cho
gân sẽ xuất hiện trong bảng Fin Details.
Kích vào nút này để xóa gân đã chọn cài đặt các thông số.
Hiển thị hệ thống số gân thông dụng.
Cho phép bạn chọn kiểu gân từ danh sách kéo thả:
• Integral
• G-fin (embedded) (default)
• Modified G-fin
• L-finned
• Bi-metallic or extruded
• Shoulder-grooved
• Tube-in-plate
• Plain tubes
• Serrated fins

• Low fins
• Circular studs
• Rectangular studs
• Elliptical studs
• Lenticular studs
• Chamfered studs
or Đối với gân hoặc các ống có cấy vít, nhập đường kính đỉnh
gân(vít). Giá trị mặc định bằng 2,25 lần Tube OD đối với các
thiết bị trao đổi nhiệt Air Cooler. Đối với các gân tube-inplate, nhập chiều dài đĩa trong dòng trực tiếp của X-side ( từ

21


đầu mép đến mép sau của đĩa). Nó sẽ được tính nếu để trống.
Frequency
Đây là số gân hoặc số đinh vít trên một đơn vị chiều dài 433
fins/m (11 fins/inch) đối với các thiết bị trao đổi nhiệt Air
Cooler.
Mean
Fin Đối với các gân làm từ băng quấn xung quanh ống thì độ dày
Thickness
của gân thường mỏng hơn so với độ dày của băng. Giá trị mặc
định là 0.28mm (0.011in) đối với thiết bị trao đổi nhiệt Aircooler
Fin Root Diameter Nhập đường kính gốc cho các loại gân Integral, L-finned,
Extruded tubes hoặc Shoulder-grooved. Đối với các loại gân
khác thì đường kính gân gốc được lấy trên cơ sở đường kính
ngoài. Common Fin Root Diameter được áp dụng cho toàn bộ
bó ống trừ trường hợp các giá trị nội tại được sử dụng. Mặc
định là đường kính ngoài.
Number of Studs Đây là số vít tạo nên một hình vành khăn.

per Crown
Stud Width
Đây là mục không yêu cầu đối với vít tròn.
Major Axis of Fin
Đây là chiều dài mặt “long” (mặt dài) của ống. Mặc định là 54
mm (2.13 in).
Minor Axis of Fin
Đây là chiều dài mặt “short” (mặt ngắn) của ống. Giá trị mặc
định là 34 mm (1,34 in).
Fin Root Thickness Đối với các gân dạng chữ L hoặc đa kim loại. Độ dày gốc của
gân (Fin Root Thickness) được sử dụng để thay thế cho đường
kính gốc của gân (Fin Root Diameter) cho các gân xung
quanh. Giá trị mặc định là 0.0.

Page ACHE Geometry
Hình 4.14

22


Bảng dướidđây liệt kê và mô tả một vài đối tượng trong page ACHE Geometry
Đối tượng
Number of Bays per
Unit
Number of Bundles
per Bay
Number of Fans per
Bay
Fan Configuration
Type of Louvres

Mô tả
Required. Trong khoảng 1-99. Mặc định là 1.
Required. Trong khoảng 1-12. Mặc định là 1.
Required. Trong khoảng 1-6. Mặc định là 2.
Chọn Forced Draught, Induced Draught, hoặc No fans.
Chọn loại thông gió cho Air Cooler. Các tùy chọn xuất hiện
trong hình dưới đây:

Louvre Angle or Loss Nhập độ mở góc thông gió (cho các loại lỗ thông gió từ ACoefficient
D) hoặc hệ số mất mát (đối với loại lỗ thông gió K). Góc 0 o
là mở hoàn toàn và góc 90o là đóng hoàn toàn.
Steam Coils
Lựa chọn Yes hoặc No (mặc định) tùy thuộc vào các ống
xoắn dẫn hơi nóng được lắp. Mục này chỉ đước sử dụng
trong tính toán giảm áp suất ở X-side. Các ống xoắn dẫn
hơi nóng được giả thiết là gồm một dãy các ống với hình
dạng giống nhau như loại đầu tiên của ống gân nhưng với 2
bước ngang.
Plenum Depth
Đây là khoảng cách từ bó ống bên của vòng quạt tới bó
ống chính. Giá trị mặc định bằng 0,4 lần đường kính của
quạt trong đổi.
Ground Clearance
Đây là khoảng cách từ mặt đất đến quạt vào đối với sự trao
đổi forced draught (cưỡng bức) hoặc đến bó ống vào đối
với sự trao đổi induced draught (hút gió). Mặc định là 1,5
lần đường kính quạt trao đổi.
Height Above Bundle
Đây là khoảng cách từ đỉnh của bó ống đến đầu ra của thiết

bị trao đổi. Chỉ sử dụng với tùy chọn mô phỏng quá trình
đối lưu tự nhiên (Natural Convection). Phần chiều cao cố
định hoạt động như một 'chimney' (ống khói) chứa đầy
không khí nóng. Đối với các thiết bị trao đổi nhiệt cưỡng
bức (forced draught). Chiều cao này thường là chiều cao
của gờ chắn gió ở phía trên của bó ống. Đối với các thiết bị
trao đổi nhiệt thông gió
(induced draught) nó sẽ là khoảng cách từ đỉnh đến buồng
quạt.
Giá trị mặc định là 0.0.
Exchanger
Fan Được sử dụng để tính toán độ giảm áp tương đối của quạt
Diameter
và các mức độ tiếng ồn của quạt. Đường kính quạt không
thể lớn hơn chiều rộng của ngăn. Giá trị mặc định được

23


tính toán để đưa ra 40% độ bao phủ bó ống/quạt.
Mặc định là [None].

A or V Frame

4.2 Cooler/Heater
Cooler và Heater là những thiết bị trao dổi nhiệt hoạt động một chiều.Dòng vào
được làm lạnh hoặc gia nhiệt để đạt được yêu cầu điều kiện dòng ra. Dòng
năng lượng hấp thụ (hoặc cung cấp) do chênh lệch Enthalpy giữa hai dòng.
Công cụ mô phỏng này hữu ích khi chỉ quan tâm tới dòng năng lượng yêu
cầu bao nhiêu để làm lạnh hoặc gia nhiệt dòng quá trình, mà không quan tâm

đến điều kiện khác.

4.2.1 Lí thuyết
Cooler và Heater sử dụng cùng một phương trình cơ sở
Trạng thái tĩnh
Sự khác nhau cơ bản giữa Cooler và Heater là quy ước về dấu. Có thể xác định
rõ dòng năng lượng tuyệt đối của các dòng và Hysys sẽ ứng dụng các giá trị đó
như sau:
- Với Cooler, Enthalpy và dòng nhiệt năng bị trừ từ dòng vào:
-

=

- Với Heater, dòng nhiệt năng được cộng vào:
+

=

Động học
Với Cooler, công suất được tính bằng cách trừ đi phần lưu giữ trong quá trình
còn với Heater thì lại được cộng từ phần lưu giữ trong quá trình
Trong Cooler, dòng ethanpy và dòng năng lượng được lấy khỏi Cooler được
tính như sau:
M.(

-

)-

= ρ.

Với Heater, dòng ethanpy và dòng năng lượng được thêm vào Heater được tính
như sau:
M.(

-

)+

= ρ.

Trong đó
M: lưu lượng dòng chất lưu trong quá trình

24


ρ:là mật độ
H: là ethanpy
Qcooler, Qheater là công suất của cooler, heater
V là thể tích vỏ ống hoặc trong ống

Tổn thất áp suất
Tổn thất áp suất trong heater và cooler có thể được xác định bằng 2 cách sau:
+ xác định tổn thất áp suất một cách thủ công
+ xác định tổn thất áp suất thông qua việc xác định giá trị hệ số K
Với mỗi cách tính toán thì tương ứng với mỗi giá trị tổn thất áp suất thì xác
định một giá trị K biểu diễn mối quan hệ tổn thất áp suất do ma sát và dòng đi
qua thiết bị Cooler/Heater
Quan hệ này giống như phương trình tổng quát của van

Flow =

.K

Phương trình dòng tổng quát này biểu diễn tổn thất áp suất đi qua thiết bị trao
đổi nhiệt mà không có bất kì sự phân tán áp suất tĩnh nào, lượng P1-P2 cho biết
tổn thất áp suất do ma sát và nó được dùng để xác định kích thước của thiết bị
trao đổi nhiệt

Dynamic Specifications
Nhìn chung có 2 cách xác định được Hysys đưa ra để giải quyết đầy đủ các
cách vận hành trong chế độ động học:

4.2.2 Heater/ Cooler property view
Có 2 cách để nhập một Heater/ Cooler vào môi trường mô phỏng

25