2023年HTRI 学习笔记.pdf

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1、(完整 word)HTRI 学习笔记 -1-(完整 word)HTRI 学习笔记 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整 word)HTRI 学习笔记）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为(完整 word)HTRI 学习笔记的全部内容。(完整 word)HTRI 学习笔记 -2-换热器通用的两个模

2、拟软件功能和模块 1、计算模式 Design 设计：在软件中输入换热器的工艺参数，然后由软件来计算需要的热负荷，然后计算其他缺少的几何结构、热传递系数和压力降，在 EDR和 HTRI中,Disign的计算结果比较粗糙，结果不可取.Rating 校核:校核模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸，由软件对该换热器进行热传递系数和压力降，并把计算结果与需要的热负荷进行对比,给出热负荷是不足还是超过.Simulation模拟：该模式的使用条件是给定换热器冷热物流的进口流量、温度以及换热器的几何尺寸条件，通过软件计算对换热器的冷热物流出口温度进行预测，该模块只适用于装置初始开车，换热器管壳侧

3、污垢不严重的情况下。2、条件输入 入口温度、出口温度：IST 默认 0。0 为未输入，如果想设为 0,输入 0。001。入口压力，必须大于 0。输入最大允许压力降，设计模式下会用到此数值，用来计算管口尺寸。Cooling water fouling：（1)Use water type model：只用于管侧水为冷流体。(2)Use generalized water model:如果你选择了此项，IST 利用输入的酸度、总碱度、钙硬度和总不内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式

4、设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -3-溶固体量来估算热阻值.四个参数的限制范围如下表：Name：输入 case 的一些描述性的东西；Methods：包括三个方面的内容:(1）Single Phase Friction Factor(摩擦因数）,它包括壳侧和管侧，有两种选择，分别是 Commercial 和 Smooth，对碳钢换热管，一般选择 Commercial；对于铜管或者不锈钢管，当管内走不易结垢的流体时,选择 Smooth 较好.（

5、2）Condensation(冷凝)：选择物料是否冷凝，如果冷凝，采用哪种计算方法。(3）Boiling(沸腾):选择物料是否沸腾,如果沸腾，采用哪种计算方法.Safety(安全性)：可以设置冷热流体和传热系数的安全系数.UserDefined Method：用户定义计算沸腾流体的方法 Vibration(振动):对换热管的振动进行设置。管壳结构、管程参数的选择与匹配 1、封头选型 管壳式换热器（Shell and Tube Exchanger):主要应用的有浮头式和固定管板式两种。前封头 1、前封头的类型对压降和热传递没有影响，通常选择选择“B”型作为前封头；对于水冷却器，当管侧需要定期清洗

6、，且管侧设计内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -4-压力小于 10bar（g）时，前封头可选择“A”型;对高压换热器前封头宜选择 D 型;B 比 A经济.2、选型指导:壳侧和管侧有污垢：AS；管侧无污垢：BU；壳侧无污垢：NN;壳侧和管侧无污垢：BM 服务于高压：DEU；从价格上来说：BU

7、 DEU NN BM AS。3、当管侧或壳侧的腐蚀裕度为 3。0mm时，首选 A型;后封头（型式会对压降和热传递产生影响）1、对于固定管板式，宜选择“M型作为后封头；这种换热器类型应用于无需对壳程进行机械清洗及检查但可用化学清洗的情况；2、L、M、N（固定管板式)应用在无需对壳侧进行机械清洗或检查；或者壳侧可进行化学清洗的场合；M或 N比 L经济.3、UTube：管外侧可用机械清洗，不能应用在管侧污垢较大的情况，立式再沸器不可选用 UTube；浮头式 1、工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式：a)壳体和管子的温度差超过 30 度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超过 1

8、10 度;b）容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质.2、对于浮头式,应选择“S”型作为后封头。浮头式换热器的壳径应大于 DN300.管侧和壳侧都可进行机械清洗，但需要较多工时卸除管束；3、可抽换式浮头(后端浮头型 T）：管束与壳之间的空间相对较大，因此所给定的壳尺寸中含有的管数比其他构造的型式要少，管侧和壳侧皆可机械清洗。2、壳体选型（对压降和热传递产生重要影响)内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工

9、艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -5-E 型及 F 型可选折流板形式最多，流道最长，最适用于单相流体；当换热器内发生温度交叉，需要两台或两台以上的多管程换热器串联才能满足要求时，为减少串联换热器的台数，可选择“F”型；G 型及 H 型多适用有相变流体，多用于卧式热虹吸再沸器或冷凝器;并建议设置纵向隔板，有利于防止轻组分飞溅、排除不凝气、流体均布、加强混合；G 型(分流)壳体较 F 型壳体更受欢迎，因为 G 型温度校正因子与 F 型相当,但壳程压降比 F 型小很多；若压降还不能满足，可考虑 H 型;X 型壳体压降最

10、小，适用于气体加热、冷却和真空冷凝。TEMA 中 E 壳程经验定位为垂直（垂直主要有几种情况：简化的换热器模型垂直管侧热虹吸防止相分离的进料/出料换热器当要求过冷时管侧冷凝)，其余的常定位为水平；当温度差校正系数小于 0。8 时,应采用多壳程.但由于壳程隔板在制造、安装和检修方面都很困难，故一般不采用，常用的方法是将几个换热器串连使用，以代替多壳程。3、换热管选型(参考标准、材料选择，规格型号）换热管直径与管间距的选择 一般管外径为 25.4mm或 19mm,壁厚 2。77mm或 2.1mm;19mm的管子应用于以下情况：(a)管侧流体的污垢系数0.00034m2K/W；(b)水做冷却介质走管

11、内；（c)污垢没有严格要求；25mm的管适用于以下情况:(a）管侧流体的污垢系数0。00034m2K/W;(b）出于工艺设计考虑，如换热器的允许压降较小时。管长 管长 L 和壳内径 ID 的比例应适当，一般 L/ID46，一般首选长 6m或 3m。内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -6-管

12、子材料 从管子材料下拉列表中选择，或者输入管材的密度、导电性和弹性模数、最大无支持跨度。这些数据在计算热阻、振动和重量估算时要用到。当管内外流体均为腐蚀性流体时,采用双金属管。Tube thermal conductivity:指定管材料的热传导性.当你的管材不在 IST 提供的材料库中时,就需要输入此值。Taper angle-锥形度：只应用在管侧逆流冷凝模拟中，设置管子底部的锥度.这一角度水平测量，其值范围 075。Tubepass Arrangement panel：换热器管束中管程的设置和通路的宽度设置.在此面板中，出现对称排列开关。Number of parallel passlan

13、es:设定平行于交叉流的管通路的数量。对无折流板换热器,这里设置:水平壳程：垂直管通路的数量；垂直壳程：平行于壳侧管入口中心线的管通路的数量。4、管子布置及分层设置 Tube 若无给定数值，则排列方式选 30 度。排列角度：30、45、60 和 90 度.其中 30 度最常用，固定管板式换热器大都是 30 度布置(除再沸器外)；浮头式换热器多采用 30 度和 60 度排列方式；正方形（90 度)和旋转正方形(45 度）布置形式用于壳侧为黏性流体的情况，适用于当进行机械清洗时需移动管束的情况。内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换

14、热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -7-45 度多用于壳程单相层流、易结垢、冷凝工况；90 度可使壳程气相更好逸出。30/60 排管：在相同壳体内比其他排管方式可多排 15管子,但壳程无法机械清洗。相同管心距和流量下，壳程传热膜系数(h0)和压降降低的顺序为：30456090.要注意换热管的排列角度是由流过管子的流体决定的，而不是完全由管束的定位方向决定。三角形布置有利于壳程物流的湍流;正方

15、形和旋转正方形布置有利于清洗。设计时无需输入壳程内径，核算和模拟时壳程内径是唯一需要输入的壳侧参数,可根据设计结果输入。管程允许的值有 1、2、3、4、6、8、10、12、14、16，最常用的是 1,2 和 4。管程数Np可按下式计算：puuN u-管程内流体的适宜速度（m/s)；u管程内流体的实际速度（m/s）。然后再根据管侧的流速及压降进行调整.对管侧冷凝或单相流，IST 假定第一管程在壳程的最上方；对于管侧沸腾，IST 假定第一管程在壳程的最底端。这一点在管程布置窗口容易被忽略。最 大 管 程 数 壳 内 径 最 大 管 程 数 250 4 250 510 6 510 760 8 760

16、 1020 10 1270 12 Rigorous Tubecount：指定严格管数计算方法，如果你勾选了此项，IST 就会应用此方法计算,在“Design”时一定要勾选此项！“Rigorous method”给出管束中每一根管的位置；评估管束中处于交叉位置的管子的数内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI

17、 学习笔记 -8-量，如果你选择了此方法,那么管子排列图片就不再可用。5、折流板设置（折流板类型、间距、放置以及切口)除了 K型壳程和 X型壳程外，其余所有的壳程类型都可以使用折流板。折流板类型 Single segmental：最常用的折流板类型，能最有效的把压降转移到热交换中。Double segmental:当你利用单折流板无法满足压降限制时,就可以使用双折流板方式.Segmental/NTIW：弓形缺口区（折流板窗口区）不布管，可保证所有管子都得到全部折流板的支承,一般用在当管振动破坏需要考虑时。具备特点:a 压降只有单弓形折流板的 1/3 左右；b 壳程流动均匀且类似理想管束、传热系

18、数高、不易结垢；c 窗口区压降很小、旁路及泄流量小；d 弓形缺口区不排的管子大约 15%25%，可采用较小弓形缺口、提高壳程流速或适当调大壳径以便维持相同数量管子.切割方位 指切割线与流体流向平行或垂直。对大多数模拟，IST 会确定折流板切割方向，使得热传递和压降达到最优化。当壳侧是沸腾流体时，考虑水平切割；在重力控制流体的流动时，垂直切割会引起相分离。如果水平切割，折流板间隔的入口和出口就产生旁路,这样就降低了设备的性能。水平切割：(1）少于 4 管程的 U型管换热器；（2）壳侧是单相流体,且污垢系数不大于0.00061m2h/kcal；竖直切口：(1）两相流流体或“F”型换热器；（2)除水

19、平切口所要求的换热器外，均为竖直切口。内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -9-折流板数 Crosspasses/折流板间距 Baffle Spacing 折流板间距通常不是首选填写项，如需填写，则先参考 Design mode 下 run 出的crosspasses值填入。但如果填写两个且

20、不一致的话，软件以折流板间距为主。入口间距及出口间距需进一步定义。折流板间距低于 80的 TEMA 最大间距可避免换热管振动的问题。较好的模拟点是折流板间距是壳内径的 40。折流板间距最小为壳程内径的 20，且不要小于50mm，一般取值为壳内径的 30%45%。折流板间距可以是不等距的,选中“Baffle Spacing下的“variable复选框，就可以在“Variable Baffle Spacing”面板中输入需要的间距.折流板数：换热器为卧式的情形下一般为奇数个，若为立式无特别要求但习惯用奇数个；Cut 切割高度/Window area 输入的值超过最大值IST 忽略此值并设置折流板切

21、割的最佳值。单弓的 CUT通常是 1535%。Adjust baffle cut 对于单弓型折流板，需要调整切割线的位置。Program set 程序默认为切割线在两排管子间的中线。No adjustment 不做调整，计算值在哪就切哪。n tube c/l 在管子的中心线，即将管孔一分为二。Betweenrows 切割线在两排管子间的中线.折流板厚度 thickness Thickness at tube hole 对于非钻孔，而是冲孔的制造工艺来说，管口位置的厚度与折流板整体厚度不一致.默认为一致，这个值 A型流产生明显影响。内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反

22、馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -10-Usederesonating baffles 设置防声振隔板，选 Yes 的效果是，将忽略声振动，一般一块设置在 0.45 直径处,第二块设置在 0。18 直径处,这些地方的管子需要手动删除。除了管窗内不排管以外，流体的错流速度和在管窗内的流动速度不应相差太大，流体在 Xflow 和 Window 内的速度大

23、并且越接近越好。6、管嘴定义 在此可以定义壳侧和管侧管口的尺寸、数量、位置和型式。管嘴尺寸 Nozzle IDs（inlet and outlet）Nozzle 的尺寸要小于等于 50%Shell ID，通常 Nozzle 最小尺寸为 2”。如果你输入了一个允许压降的最大值，IST 利用允许压降的 12。5来定义蒸气和两相管口的尺寸。每一个液相管口的尺寸定义利用了 5的允许压降；如果你未输入最大允许压降,IST利用允许最大流速(声速的 20)的 25%来定义蒸气和两相管口的尺寸,每一个液相管口的尺寸定义利用 0。5psi（3。447kPa)的压降;Nozzle Sizes：如果 IST 计算管

24、口尺寸的话，用以下表中的数据：壳侧管口最大尺寸：一壳程：ID90的壳程 ID;二壳程：ID80%的壳程 ID;管侧管口最大尺寸:随着管程数量的不同而占壳程 ID 的百分比不同。具体的比例如表二所示。表二：管程数 1 2 3 4 6 8 10 12 14 16%壳 ID 90 80 70 50 47 44 41 38 35 32 管嘴位置 Number at each position（inlet and outlet）：软件默认值为 1.在处理两相流时，要指定一个液相管出口来排出液体.Shellside nozzle locations(与 U型管或壳侧纵向定位相内容能够给您的工作和学习带来便

25、利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -11-关）：壳侧管口位置的默认值由工艺条件确定。对水平和倾斜壳程要指定入口管的位置：Top默认当壳侧为单相流或冷凝流体时、Bottom 默认当壳侧为沸腾流体时、Side。壳侧为竖直时，默认入口管位置在前封头.指定与入口管位置相关的壳侧出口管位置:有三个选择，分别是 Program d

26、ecides、Same side as inlet、Opposite from inlet。一般 IST 把水平壳侧冷凝的出口管位置放在底部，把水平壳侧沸腾的出口管放在顶部,软件的默认值是 Program decides。U型管，如果已知入口管在前封头,那要考虑出口管的位置；反之亦然。管侧入口管类型：Radial（IST 默认值）、Axial、Axial with distributor（分流器)。如果你指定管入口和/或出口环型分流器,那么它的所有的三维参数都需要输入。环形分流器影响壳侧压降,从而会增加冷凝器和再沸器的负荷。8、防冲结构设定 需要设置的情形 a)非腐蚀性流体：222sec/15

27、00/2232Vftlbsmkg；腐蚀性流体：740V2；b)定义了壳侧冷凝；c）定义了壳侧沸腾并且入口管744V2。防冲板的类型 圆盘（设置它的直径、厚度、防冲高度）、方形盘（长度、宽度、防冲高度）和棒格栅型（排数、直径）。对于管侧流体，下面几种情况也应做特别考虑,以减少流体对管子末端的磨蚀：a)对于气体和蒸汽，入口处的V2超过 7000kg/（m.s2);b)对于液体，入口处的V2超过 9000kg/(m.s2）.10、其他设定 流体走向：一般而言，下列情况介质走管程:（1)腐蚀性介质，可降低对壳侧材料的要求；（2)毒性介质，泄漏的几率小；（3）易结内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真

28、诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -12-垢的介质,便于清洗和清扫；（4）高压流体,可减小对壳体的机械强度的要求；(5）高温介质，可改变材质，满足介质要求；（6）如果壳侧流体是曾流，可放管侧，看能否达到湍流；(7)循环冷却水在管侧流动.聚合污垢对管侧温度特别的敏感，下面的设计可以使清洗变的容易：（1）一般把最容易结垢的流体在管内

29、流动；(2）如果利用化学清洗法，把易结垢流体放在壳侧流动；（3）如果管侧利用机械清洗法,那么利用直的水平安装管;（4）如果壳侧用高压清洗，那么管布置采用 45或 90，这样也要求壳侧直径较大;（5)冷却水的污垢热阻在水温超过 52 时应引起注意。对压力降有特定要求的物料要走管程，因其传热系数和压降计算误差较小。下面的流体用于壳侧：（1）在管侧流体形成层流（在壳侧有可能是湍流）；（2）建造要求限制了管束的数量，压降在管侧不能有效利用,尝试利用足够的折流板来有效利用壳侧的压降;(3）设计目标是传递尽可能多的热量，但压降不要太多。（流体流动导致的管振动会限制你的设计）；如传热膜系数较小的物流（如气体

30、)应走壳程，这样易于提高传热膜系数；(4）饱和蒸汽及被冷却的流体走壳程;（5)高黏度流体。六、冷凝器 常见冷凝器结构 冷 凝 器 选 型 指 南 管 侧 冷 凝 壳 侧 冷 凝 工艺条件 水 平 垂 直 方 向 水 平 方 向 垂 直 方 向 方 向 向下流 向上流 错 流 折 流 向下流 向上流 内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算

31、结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -13-单组份 好 好 尚好不好 好 好 好 尚好不好 多组份 好 好 尚好不好 不好 好 好 尚好不好 含不凝气 好 好 不好 尚好 好 尚好 不用 过冷气 不好 好 不用 不好 不好 尚好 不用 压力降 高 好 好 不用 尚好 好 好 不用 低 尚好 好 尚好 好 尚好 尚好 尚好 冷却剂 液体 好 好 好 好 好 好 好 气体 好 好 好 好 好 好 好 沸腾 好 好 好 不好 不好 好 好 当冷凝器的冷凝温度高于环境温度 15C20C或更高时，考虑使用空冷器。七、再沸器 常规再沸器设计 蒸 发 器 的 类 型 及 特 点 类 型 沸 腾 模

32、型 特 点(1)内置式 壳侧池内沸腾 不需要壳体和接管，因此设备造价低。由于是塔内置的形式，管束长度受蒸馏塔直径限制,故尺寸有限。换热面积大，换热率低，易结垢。(2）釜式 壳侧池内沸腾 尽管需要有较大的壳径来分离气体和液体，但因管线系统简单，设备造价并不高。容易维修和清洗，容易操作和控制。但换热面积大、换热率低，易结垢,用短粗管束时蒸汽会覆盖换热管.(3)卧式热虹吸式 壳侧沸腾 为获得好的流体分布，通常使用多个接管，这样造成了管线系统的复杂，提高了设备价。有较高的换热率，容易维修和清洗，可控制性好，不易结垢.（4）立式热虹吸式 管侧沸腾 设备被直接安装在塔旁由于管线系统简单,故设备造价低。换热

33、率很大,不易结垢，占地面积小，可用于真空和低压系统。为获得好的循环,可能需要比较高的塔裙高度.管长通常受塔裙高度、传热面积的限制。维修和清洗困难，不能用于有过流量和突然脉动可能的内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -14-系统，当沸点有较高的提升时会使蒸汽的发生率较低。(5)强制循环式 壳侧

34、或管侧沸腾 用泵使液体流动并进行循环.它可以维持很高的循环率，因此结垢较少.它们也适用于粘性和固体润滑液体，沸腾传热可以发生在管内也可以在管外，能够处理粘性较大的流体。管内强制循环再沸器更适用于结垢性、粘性和有悬浮粒子的液体以及低压系统.在多数系统中一般适合采用外沸腾管束。另外，循环率是受到泵控制的,因此要考虑泵动力消耗的费用,可以通过流体的循环体积、首期投资和操作费用来优化计算循环率。在选择一个合适的蒸发器或再沸器时，除了要考虑前面所说的通用规则外，还应考虑下表中所列的操作压力、设计温差、污垢系数及混合液沸腾范围在内的工艺条件。蒸发器或再沸器选型指南 工艺条件 再沸器类型 釜式或 内置式 卧

35、式 壳侧热虹吸式 立式 管侧热虹吸式 强制流动 操作压力 常压 可行 好的 最好 可行 接近临界压力 最好可行 冒险 危险的 可行 真空 最好 冒险 危险的 可行 设计温差 适中 可行 好的 最好 可行 大 最好 冒险 好的-危险的 可行 小(对混和物）尚好 尚好 危险的 不好的操作 非常小（纯组份)最好 尚好 不好的操作 不好的操作 污垢 清洁 好的 好的 好的 可行 中度 危险的 好的 最好 可行 严重 不好的操作 危险的 最好 好的 非常严重 不好的操作 不好的操作 危险的 最好 内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器

36、通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -15-混合液沸腾范围 纯组份 好的 好的 好的 可行 窄馏分物质 好的 好的 最好 可行 宽馏分物质 尚好 好的 最好 可行 非常宽的馏分物(粘性液）尚 好-不好的操作 好的危险的 不好的操作 最好 B（best）:最好；G（good)：好的；F(fair）：尚好，但可选更好的;Rd(riskydesign)：危险的，除非小心设计，但在有些工况下可做其它更好的

37、选择;R(risky）：由于数据不充分，冒险;P(poor):不好的操作；E：（operable)可行，但是增加了不必要的费用。对卧式循环式的蒸发器或再沸器，为了避免在壳侧两相流动的流体气液相分离，推荐使用 G型壳体或 H型壳体,而当使用 E型壳体或 J 型壳体时，应选择横向流动，并尽量使管长与壳径之比等于 5 或小于 5.热虹吸再沸器 降膜再沸器 八、如何通过结构优化避免换热器管束振动 如果换热器设计过程中发生振动，可采取的防振措施有:1.降低流速（降低流速的方法有降低壳程流量、增加管间距、改变管束的排列角度、设置防冲挡板或者导流筒）；2。改变管子的自振频率（方法有减小管子跨距最有效的方法、

38、增大管子弹性模量或者惯性矩、管子间隙处插入板条或者杆状物适合于 U型管换热器、折流板缺口处不布管、减小管子与折流板间隙并加厚管板）；3.设置消声隔板(在壳程设置平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板)；4.抑制周期性的漩涡（方法:一是沿管子周向缠绕金属丝，或沿轴向设置金属条可改变流场，抑制或消弱周期性漩涡；二是采用折流杆代替传统的折流板；）.EDR主要从 4 个方面对换热器进行了振动分析,包括流体弹性分析、共振分析、振幅及声振分析、TEMA 标准下流体稳定性分析,换热器的设计结果要保证各项分析中振动都为 No或者Possible，某些特殊情况下也可以为 yes.如 U型管换热器,当其尾端做振动分析发

39、生振动时可内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -16-以在其尾部 U型弯处加支撑来解决，无需调整换热器结构;对蒸汽冷凝工况的换热器来说，如果振动分析结果中出现声振，该振动可以忽略。流体诱发振动（FIV)最容易产生破坏的区段 a。管束中两块折流板间距最大的未支承的中间跨度；b。管束周边在弓形折

40、流板口区的管子；c.U 形管束的 U形弯处；d.壳程进口管口下的管子；e.管束旁流和管程分程隔板流道内的管子.在改造项目中，有时相同的壳体设计，原本没有 FIV 问题,但在仅改变换热管材质后也有可能会产生 FIV 问题。例如，原设计是碳钢或合金钢管，更换为薄壁管如钛管,其刚性减小，因此需要比原设计增加支承板来避免 FIV 产生.在改造设计或实际改造中有可能会遇到此类问题。a。减小无支承管跨:调整折流板间距 或 采用弓形区不布管，折流板间距值不小于1/5 的 Shell ID，流体全蒸汽或两相时最大值为 450mm；b.设置 U形弯头支承；c。设置密封板/条以便增加流阻和限制在临界截面处的流动(

41、如管束旁流区和分程隔板处）；d.减少壳程流量(较少采用,除必要时)或增大壳径;e。放大壳程进口管口；f.设置壳程进口防冲挡板；g。如果允许改变壳体形式，可将 E 型改为 X 或 J 型；h.改用双弓形折流板；i。避免太大或太小的折流缺口（因为它们会导致流速分布不均和局部高流速）;内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 wor

42、d)HTRI 学习笔记 -17-j。保持均匀的折流板间距;k.用实心的管子（在：use tube layout drawing as)代替原部分管子所在的位置，起到支撑并减小振动的作用；l。增大 nozzle与 bundle 之间的距离 m，添加 Annular distributor.十、换热器核算 在换热器优化时,主要考虑的是：a.换热器的是否震动；b.换热器壳程和管程压降各部位分配是否合理；c.换热器的传热膜系数是否过大或者过小（比较值通过实际工程经验得到）；d。换热器各部位热通量是否合理；e。换热器管壳程流速是否合理。1、校核结果及优化 a。首先查看设计结果中 Optimization

43、 Path中的结果，主要查看结果中的 3 个数据，包括换热器的设计余量、管程压力降、壳程压力降。其中换热器的设计余量在 1525之间，管程压力降和壳程压力降分别为管壳程允许压力降的 70-80%之间较为合适。b.其次要查看overall summary中的结果：1。当采用折流板形式的换热器时，要使得baffle xflow 和 baffle window 两者的流速基本相同；2。壳侧的压力降在壳程进出口和壳体内分布合理；3.管程的压力降主要集中在管子内部比较合适；4.Heat Transfer Parameters 中管程和壳程的雷诺数要在合适的范围内（合适范围可以查文献或者根据经验得到)。2

44、、管壳式换热器设计要点 换热器的性能参数 a。冷、热两流体间热量平衡：Qreq=(WCpT）hot=（WCpT)cold b。传热率方程：Qact=（A)(Tm）(1/R)R=（1/hi）o+（1/ho）o+（Rf）o+（Rw）o R-总热阻 A-传热面 hi、ho-分别为两流体的传热膜系数 Rf-两流体的污垢热阻 Rw-金属壁面热阻 Tm-平均温度差 内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器

45、的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -18-O-通常换热计算以换热管外表面为基准 c。传热率的估算：QactQreq d.对压力降的限制条件:(Pi）act(Pi）allow（Po）act（Po)allow 总体设计尺寸 细长型的换热器比短粗型要经济,通常情况下管长和壳径之比为5 10，但有时根据实际需要，长、径之比可增到15或20，但不常见.对立式热虹吸再沸器，要控制其长、径比在310之内。热阻大小 首先根据流体的物系及实际经验来推断一下传热系数值是否合理,应特别注意管内雷诺数的大小。在层流流动（管侧Re2000，壳侧Re300

46、）和过渡区流动中，应使用分段计算的方式（HTFS 程序无此功能）,以确保传热系数值计算的正确。在评估计算结果的同时，应考虑程序计算的精确度。如果热阻在管侧和壳侧分布平衡，则该设计是好的，如果一侧热阻值过大，应该分析原因，分析管、壳侧冷、热流体的分布是否合理，如果是由于某一侧污垢系数过大而引起的，则可不必进一步修改原设计。设计余量 换热器设计计算时设计余量值的大小取决于计算精度、实际经验及对现场的操作控制等。例如：对冷却水换热器，当水流速大于1。5m/s时，没必要给出过大的设计余量，过大的余量反而会造成水流速的降低.但对层流和过渡区流动，由于计算精度不好，故需要给出较大的设计余量，通常需要在考虑

47、了传热阻力值的大小和程序的计算精度后决定。对再沸腾器,过大的设计余量反而是无益的，特别是在设备运转初期，会发生如控制困难等操作问题.另外，有些设计计算，为了满足允许压降值的限制，可能会造成设计余量较大，此时应根据实际经验来判定计算结果是否正确或对允许压降值的大小作适当的调整。内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)

48、HTRI 学习笔记 -19-压降的利用和分布 允许压降必须尽可能加以利用，如果计算压降与允许压降有实质差别，则必须尝试改变设计参数。在校核了计算所得压降值是否小于允许值之后，应对压降的分布作进一步的校核,这其中包括有进、出口接管处压降、错流和管窗流的压降,压力降必须大部分分布在换热率高的地方，如横掠管束的错流流动处;如果在接管或管窗处的压降占总压降的比例较大,应考虑增大接管尺寸及折流板间距.一般对进、出口接管的压降希望控制在总压降的30左右.特别对有轴向接管的换热器，接管部分的压降最好控制在总压降的30%以下,否则会造成管子进口处的偏流。为防止物流对壳程入口处的管子进行冲击，引起振动和腐蚀,一

49、般均在换热器壳程进口处设置防冲板或分布器,在计算压降时要有所考虑。另一个必须记住的事实是，允许压降是人为给定的，所以，如果在设计中允许压降得到了充分利用，而增加一点压降会增加很大的经济性，则应再行设计并考虑增加允许压降的可能性。解决壳侧压降大的方法有：1 增大壳径;2 选用双弓折流板;3 增大折流板间距；4 2 台换热器并联；5 可以试试压降是不是集中在管嘴，如果管嘴太小，压降也会很大。当你通过改变折流板间距来减小压降时,还要考虑最大无支撑跨距的问题,不能无限的加大；内容能够给您的工作和学习带来便利同时也真诚的希望收到您的建议和反馈这将是我们进步的源泉前进的动力本文可换热器通用的两个模拟软件功

50、能和模块完整学习笔记计算模式设计在软件中输入换热器的工艺参数然后由软件来计算模块是人为的在软件中输入工艺条件和换热器的几何尺寸由软件对该换热器进行热传递系数和压力降并把计算结果与(完整 word)HTRI 学习笔记 -20-流速 需校核管子进出口处、壳侧进口处和接管内的流速。一般来说流体流速在允许压降范围内应尽量选高一些，以便获得较大的换热系数和较小污垢沉积，但流速过大会造成腐蚀并发生管子振动，而流速过小则管内易结垢.对冷却水系统，设计计算时可参考下表中推荐的值（碳钢管）。如果冷却水的流速低于上表中的最小流速，最好征得工艺工程师的同意增大允许压降或变化冷却水的流率。对冷却水以外的单相和两相流用