1
THIẾT KẾ MÔ PHỎNG
THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
 Cung cấp cho học SV cách thức sử dụng hysys để tính
toán mô phỏng các loại thiết bị trao đổi nhiệt khác nhau.
 Các thông số cần phải cài đặt khi thiết kế thiết bị trao
đổi nhiệt.
 SV phải nắm vững cơ sở lý thuyết của qua trình trao đổi
nhiệt và nguyên lý làm việc của tất cả các thiết bị trao
đổi nhiệt trong công nghệ.
MỤC TIÊU
2
 Air cooler:Trao đổi nhiệt
bằng không khí
 Cooler/heater: Thiết bị
làm lạnh/gia nhiệt
 Fired Heater (Furnace):
Lo đốt
 Heat exchanger: Trao
đổi nhiệt
 LNG
CÁC MÔ HÌNH TBTĐN TRONG HYSYS
 Thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí, sử dụng không
khí để làm mát môi chất.
 Thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí có thể được tính
toán mô phỏng khi biết các thông số sau:
 Hệ số trao đổi nhiệt của thiết bị (UA).
 Lưu lượng của không khí.
 Nhiệt độ của dòng môi chất cần làm mát.
 Cơ sở tính toán dựa trên phương trình trao đổi nhiệt và
cân bằng nhiệt của hệ thống:

CÁCH MÔ PHỎNG AIR COOLER
4
 Nhập 03 trong 05 thông số sau:
UA, nhiệt độ dòng vào/ra, Nhiệt
độ không khí vào/ra.
 Khi tính toán thiết kế thiết bị mới,
nhập Nhiệt độ không khí, nhiệt độ
dòng môi chất vào ra
 Khi đánh giá hiệu quả trao đổi
nhiệt của thiết bị nhập nhiệt độ
vào/ra, nhập hiệt độ không khí
 Khi đánh giá khả năng đáp ứng
của thiết bị hiện hữu khi tăng lưu
lượng, nhiệt độ dòng môi chất
đầu vào => nhập UA, nhiệt độ
dòng vào, nhiệt độ không khí.
 Nhập nhiệt độ dòng vào/ra bằng
cách nào???
CÁCH MÔ PHỎNG AIR COOLER
3. Tại Tab rating:
 Nhập số lượng quạt vào cột
Number of Fanquạt,
 Vận tốc quạt vào mục Design
speed và lưu lượng không khí vào
mục Design air flow.
 Nếu không nhập các thông số này
thì hysys mặt định như cài đặt.
 Thông thường các thông số này
không phải nhập khi thiết kế mô
phỏng.

 Giả sử công suất nhiệt của thiết bị là
12.10^4 kJ/h, tính nhiệt độ đầu ra của môi
chất.
 Giả sử lưu lượng khí tăng lên 200. kNm3/h,
xác định T sau làm lạnh nếu công suất
nhiệt của thiết bị không đổi
Case study 1
CấuCấu tửtử Mole fractionMole fraction
N2N2 0.00020.0002
H2SH2S 0.04050.0405
CO2CO2 0.01510.0151
C1C1 0.72500.7250
C2C2 0.08150.0815
C3C3 0.04550.0455
ii C4C4 0.01500.0150
NN C4C4 0.01800.0180
ii C5C5 0.01200.0120
NN C5C5 0.01300.0130
C6C6 0.00900.0090
H2OH2O 0.00000.0000
6
Nhiệt độ môi trường lấy bằng TB là 17 oC, Tính: Công
suất nhiệt (Duty) : -9.8.10^6 kj/h
UA = 5.5.10^5 Kj/C.h
Nhiệt độ: 40.2 oC.
Trình bày kết quả tính ở dạng bảng (Sử dụng Databook).
Giả sử công suất nhiệt của thiết bị là 12.10^4 kJ/h, tính
nhiệt độ đầu ra của môi chất => vào Performance xóa
Product T và nhập duty.
Giả sử lưu lượng khí tăng lên 200. kNm3/h, xác định T

Cooler và heater
1. Tại Tab Design nhập các thông
tin:
 Tên của thiết bị.
 Tên dòng năng lượng của thiết bị -
Energy
 Nhập dòng công nghệ vào/ra thiết
bị .
2. Tại Tab Parameter cung cấp các
thông số của thiết bị như:
 Chênh áp qua thiết bị.
 Nhập 02 trong 03 thông số sau:
công suất duty của thiết bị, nhiệt
độ dòng công nghệ vào/ra thiết bị.
 Khi nào thì nhập nhiệt độ vào/ra,
khi nào thì nhập duty???
Qui trình mô phỏng Cooler và heater
8
3. Tab rating: Thông thông tin về lượng
nhiệt bị mất ra môi trường bằng 01
trong 03 cách:
 None:Không mất nhiệt
 Simple: Tính mất nhiệt theo công
thức:
 Detail: Nhiệt mất được tính toán chi
tiết tùy thuộc sự thay đổi nhiệt độ
dòng môi chất.
 Tuy nhiên Tab này chỉ nhập khi mô
phỏng động. Trong tính toán TK tab
này không cần nhập thông tin.

1. Tại Tab design mục kết nối
connection nhập các thông
tin:
Tên thiết bị.
Tên dòng Tube Side
Inlet/Outlet.
Tên dòng Shell Site
Inlet/Outlet.
Qui trình mô phỏng Heat exchanger
10
2. Tại mục Parameter khai báo cac
thông tin sau:
 Heat exchanger model:
 End Point model: Tính trên cơ sở
phương trình:
 Với giả thiết hệ số trao đổi nhiệt U
không đổi, ẩn nhiệt của các dòng môi
chất không đổi, Q là hàm phụ thuộc
tuyến tính vào nhiệt độ.
 Model này áp dụng khí quá trình trao
đổi nhiệt không xảy ra quá trình
chuyển pha.
 Weighted model: khi có sự chuyển
pha của hệ trong thiết bị trao đổi
nhiệt
Heat exchanger
Heat exchanger
 Heat lost - mất nhiệt: Chọn 01 trong 03
cách:
 None: không mất nhiệt.

 Từ khu vực Specifications nhấn chọn
thông số cài đặt =>nhấn view để xem
thông tin cài đặt.
 Nếu muốn xóa thông số đã cài đặt =>
nhất delete.
 Cài đặt thông số mới => nhấn add =>
màng hình cài đặt sẽ hiển thị => chọn
thông số cần cài đặt.
Heat exchanger
12
 Có tất cả 09 thông số có thể lựa chọn cài đặt tùy thuộc vào điều
kiện thực tế:
 Temperature: Bất kỳ nhiệt độ nào của dòng Tube Side hoặc
Shell Side Inlet/Outlet.
 Delta temperature: Hiệu nhiệt độ giữa các dòng Tube Side và
Shell Side.
 Minimun approach: Độ chênh nhiệt độ tối thiểu giữa các dòng
trao đổi nhiệt.
 UA của thiết bị.
 LMTD.
 Công suất nhiệt Duty hoặc Duty Ration.
 Lưu lượng dòng môi chất Flow/flow ration.
 Việc lựa chọn thông số cài đặt tùy thuộc vào đặt điểm của quá
trình. Khi số lượng thông số cài đặt dư so với yêu cầu hệ thông
sẽ báo lỗi.
 Khi mô phỏng thiết kế mới hoặc đánh giá hiệu quả chọn thông
số cài đặt là nhiệt độ hoặc min aproach.
 Khi đánh giá thiết bị hiện hữa thì sử dụng UA/Duty và thông số
nhiệt độ đầu vào
 Làm thế nào để biết thông số cài đặt hay không???

môi trường.
3. Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt nêu trên
và tính toán nhiệt độ đầu ra của dòng
Shell side steam.
4. Nếu chọn Spec để khai báo nhiệt độ đầu
ra dòng Shell Side là 30 oC, tính công
suất nhiệt, UA của thiết bị.
5. Nếu chọn spec là Min Aproach =5 oC
=> Tính nhiệt đồ đầu ra Shell Side
Bài tập 3: Mô phỏng Heat exchanger
1. Vào trường mô phỏng: Có hệ cấu tử và phương trình PR
2. Truy cập vào thiết bị trao đỏi nhiệt heat exchanger:
 Flowsheet => Add Operation => Heat Transfer equipment => Heat
Exchanger
 Hoặc nhấn F4 và chọn biểu tượng Heat Exchanger.
3. Đặc tên các dòng vào/ra thiết bị:
 Dòng vào Tube Side, Dòng ra tube Side, Dòng vào Shell Side, dòng ra
shell Side.
4. Vào worksheet hoặc click trực tiếp lên dòng nhập các thông tin sau:
 Thành phần dòng vào Tube Side
 Thành phần dòng vào Shell Side.
 T dòng vao Tube side 40 oC, P=109 Barg, lưu lượng90.000 nm3/h.
 T dòng ra Tube Side –35 oC
 T dòng vào Shell Side -47 oC, P = 37 barg, Lưu lượng 200.000 sm3/h.
14
Bài tập 3: Mô phỏng Heat exchanger
3. Vào Tab Design mục parameter nhập: Nhập chênh áp đầu Shell Side
là 50 kpa, đầu Tube Side là 70 Kpa.
4. Vào Tab Design mục Parameter:
 Chon Model của thiết bị trao đổi nhiệt là Weighted model tại mục