HTRI-管壳式换热器-Xist.docx
- 文档编号:26210317
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:83
- 大小:5.21MB
HTRI-管壳式换热器-Xist.docx
《HTRI-管壳式换热器-Xist.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《HTRI-管壳式换热器-Xist.docx(83页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
HTRI管壳式换热器Xist设计
目录
01定义单位 2
02工艺参数输入 6
03冷热物性输入 10
04物性生成器的使用 14
05结构参数的输入 21
06壳程参数输入 32
07管子参数输入 36
08折流板参数输入 42
09再沸器参数输入 50
10再沸器配管参数输入 54
11管口参数输入 59
12防冲设施的设置 63
13管子排布设置 66
14管束间隙的设置 74
15设计选项的设置 79
01定义单位
HTRI换热器软件入门教程:
设计一个管壳式换热器【Xist】,本节
HTRI教程先进行软件界面的熟悉。
1、双击HTRI软件快捷图标HTRIXchangerSuiter7.1,打开程序界面:
2、创建一个“新的管壳式换热器”
3、设置自己熟悉的一套单位制,比如MKH公制,也可以通过
(1)如何自定义单位制,进入
制。
国内选SI或MKH,将与你最常用的单位不一致的,可去掉勾选,然后选择你所需要的如下图:
(2)保存退出后,即可在单位制选项中出现“MyUnits”。
4.接下来就是将界面中的“红框”也就是缺少的参数按你将要设计的工况填写完整,包括如下几部分的数据:
(1)“Process”工艺条件:
包括热流体侧和冷流体侧;
(2)“HotFluidProperties”、“ColdFluidProperties”热流体物性,冷流体物性;
(3)“Geometry”机械结构:
包括壳体结构尺寸、管子、折流板、管口、布管等。
5.当输入数据足够所有的红框消失,那么初步的输入就完成了,可以点击"绿灯"图标运行。
说明一点,HTRIXist_v7的界面与v6有明显的改变,新版本的布局以TEMA表的基本布局为依据,将工艺参数和物性参数输入提前,结构输入放后面,习惯v6的将不太适应这样的变化,不过对于新用户和对TEMA表熟悉的用户这个改变也非常的合适,所谓IT界常说的“所见即所得”。
后续将继续发布HTRI软件教程系列,详细介绍使用HTRI软件如何设计一台管壳式换热器,敬请关注。
02工艺参数输入
本节HTRI教程将介绍建立管壳式换热器【Xist】中工艺参数的输入及注意事项。
1.点击左边目录栏的“Process”标签,右边显示的就是供工艺参数输入的界面:
2.我们依次来了解下HTRI软件中需要输入的参数:
(1)Exchangerservice–换热器类型
包括如下几种类型:
默认为Genericshellandtube-通用管壳式@Floodedevaporator–浸没式蒸发器@Thermosiphonreboiler–热虹吸式再沸器@Forcedflowreboiler–强制循环再沸器@Once-throughreboiler–一次通过式再沸器@Kettlereboiler–釜式(K式)再沸器
@Fallingfilmevaporator–tubeside–管侧降膜蒸发器@Refluxcondenser–tubeside-管侧回流冷凝器@Refluxcondenser–shellside–壳侧回流冷凝器
非必选项,如果你确定选定某种类型,那么程序将自动设置适用的计算公式,并打开或关闭某些参数选项。
3.HotfluidlocationShellside/Tubeside–热流体位于壳侧/管侧,默认为热壳。
4.以下是冷热侧流体工艺条件输入:
(1)Fluidname–流体名称,这里没有红框,不是必须输入的,可定义流体描述比如“CH4”“Hydrogen”等,要注意的是程序对中文字符不支持。
(2)Phase–相态,可选择1Condensing热侧冷凝/Boiling冷侧沸腾,2Allvapor全气相,3Allliquid全液相,4Twophase/Nophasechange。
不过可以不用做选择,程序将根据你输入的工艺参数,自动判断,比如输入的气相分率为inlet1,outlet1,那么就是Allvapor。
(3)Flowrate–流量,质量单位
(4)Weightfractionvapor–重量气相分率,那么全气相就是1,全液相就是0。
(5)Temperature–流体的温度,单位°C(SI,MKH),°F(US),这里要注意的是想输入0度,那么请填0.001,不然0或0.0的输入都将被程序认为是没有输入(这个原则在HTRI程序的其他地方也适用)。
(6)Operatingpressure–操作压力。
(7)Allowablepressuredrop–允许压降,按照工艺要求来输入。
(8)Foulingresistance–污垢热阻,是一个大于0的数,单位为m²°C/W(SI),hrft²°F/Btu(US),m²°Chr/kcal(MKH)。
(9)Foulinglayerthickness–污垢层厚度,通常设计时很少在此处输入数值,这里的输入值将直接影响管内流通面积,增大压降。
(10)Exchangerduty–换热负荷,如果上面的参数输入满足了计算出换热负荷,这里就不必要再输入,如果在此输入了确定的负荷值,那么程序将以输入值为准来计算换热流体的出口温度。
(11)Duty/flowmultiple–负荷/流量系数,这里提供了一个负荷变化核算工具,比如要核算110%负荷的运行工况,那么只需要在此填入“1.1”,而不必要去修改输入的流量值。
03冷热物性输入
本节HTRI软件教程将介绍管壳式换热器【Xist】建模中冷热物性输入方法及注意事项。
1.点击左边目录栏的“HotFluidProperties”标签,右边显示的就是供工艺参数输入的界面:
2.下面我们按从上到下的次序来看看都需要定义那些参数
(1)Fluidname–流体名称,在此可以填入热物流的英文描述,比如“C3H6”“Syngas”等。
(2)PhysicalPropertyInputOption–物性输入方式的选项@Userspecifiedgrid–用户自定义的物性表
就是填入在一定温度范围和一定压力范围内的包括,密度,粘度,导热系数和热容等必要物性的表,这种输入方式适用于从1.模拟软件(如HYSYS,ASPEN等)导入物性,2.软件的“物性生成器”自生成或3非
理想物系但通过实验、文献等手段能获得物性的方式,这种输入方式是使用得最广泛的。
程序最多支持输入30个温度点,最多支持12组压力点;而最少需
要3个温度点,最少需一组操作压力点下的参数。
*PropertyGenerator…–物性生成器见下节介绍。
@Programcalculated–由程序计算
输入物质组成,由程序通过特定的热力学方法计算出需要的物性,这种输入方法通常用于组成清晰,每种物质在程序物性库中都存在,并且用混合规则计算的物性准确。
可以这么说,是适用于纯物质或理想混合
物。
程序自带的物性库包括“HTRI”、“VMG”,如果你有其他模拟软件的授权,就有对应的接口,灰色的“NotAvailable”就会消失变得可用。
通常由HTRI内嵌的VMG物性库就很够用啦~
@Combination–组合
是两种输入方法的组合,在输入组成的条件下,同时又通过物性表来定义了一部分物性,这种方式用得较少。
(3)PropertyOptions/Temperatureinterpolation–属性选项之温度插值方法
@Program–程序默认,也即是“Quadratic”。
@Linear–线性,以直线连接温度点,中间点的物性就由斜率计算出。
@Quadratic–二次式,计算三点温度的表达式,中间点的物性就由此二次式计算出。
*这里需要注意的是,对于外推的物性,程序都是以对最外端两个温度点线性的方式外推计算的。
(4)Fluidcompressibility–流体压缩因子如果没有输入,那么程序按理想气体计算。
(5)Numberofcondensingcomponents–可冷凝成分数量定义1个或多个可冷凝成分,程序将修正冷凝相变的传热计式。
(6)Purecomponent–纯物质
程序默认在计算冷凝时加入适当的阻力系数来体现多组分冷凝过程,如果在此定义为“Yes”纯组分,那么这个修正的阻力系数将不体现。
3.对于冷侧物流物性的输入同热侧流体输入方式完全一样。
4.当输入数据足够,所有的红框消失,那么初步的输入就完成了,可以点击“绿灯”图标运行。
04物性生成器的使用
本节HTRI软件教程介绍管壳式换热器【Xist】建模中物性生成器的使用方法。
1.点击左边目录栏的“HotFluidProperties”标签,在右侧点击“PropertyGenerator…”,进入物性生成器界面。
(1)
“物性生成器”是通过第三方的物性库以及混合规则方程,生成一定温度范围和压力范围下的流体传递物性的工具,并可以导入到程序的物性表中。
程序自带有“VMGThermo”物性包,直接可用,其他第三方物性库需额外授权。
(关于与第三方软件的配置将在“程序运行环境配置”中讲解)
(2)选择“VMGThermo”,进入热力学方程的选择,一般的非极性物性选择默认即
可。
热力学选择的原则可参考群共享文件“热力学计算方法选择”。
进入“Composition”卡片,在输入框能输入物质的分子式“N
(3)
2”、“H2”,或名称“Nitrogen”、“Hydrogen”都可以跳出对应的物质,回车后即可输入。
较复杂的物质可以通过右侧的“FindComponent”查找。
@Add–添加选中物质;
@Delete–删除你原本选入物质列表中的物质;
@Order–重排你原本选入物质列表中的物质;@Normalize–将物质组成百分数归一化,如下如所示。
(4)进入“Conditions”卡片,是物性生成的条件定义。
2.TemperaturePointMethod–温度点输入
@Userdefinedtemperatures–用户自定义温度点,就是按一个压力点下输最多30个温度点来生成物性,最多可输入12个压力点。
@Propertysets–定义压力点下的最低和最高温度,以及生成的点数量。
当然还可以定义B泡点、D露点以及SC过冷度和SH过热度。
@PropertyGrid–定义压力和温度范围,以及定义气相分率的基础和压力点数量,温度点数量。
3.PointIncrementMethod–生成点方式
@EqualTemperature–等温度点,这种方式最适用于单相。
@EqualVaporfraction–等气相分率,这种方式最适用于两相。
@EqualEnthalpy–等焓变,这种方法普适,为程序默认。
4.FlashMethod
@Differential–差分式,以相分离来计算冷凝时除去液相后的气体物性,沸腾时除去气相后的液体物性,这种方式常用在多程相变计算中。
@Integral–积分式,以气液均匀混合来计算物性,这种方式在剪力控制无法气液分离的情况下常用。
对于单相两种方式计算的物性无差别。
此为默认选项。
5.@Create2-phasetemperatureweightedzones–创建两相温度和重量分率分布,对于负荷非线性变化的相变将更准确。
@Adjustcalculatedpoints–调整坏点
@Insertbubblepointifintemperaturerange–插入泡点@Insertdewpointifintemperaturerange–插入露点@Generatelatentheat–生成潜热
6.SupercriticalConditions–超临界条件
@Criticalpressure–临界压力,定义超临界的压力值
@Supercriticalphase–超临界相态,定义超临界时流体归于哪一相定义完整后,点击“GenerateProperties”,生成物性表,结果在“Result
s”卡片中显示。
可将生成的物性做以下处理:
@Transfer…填入程序,我们就是需要这么做。
@Print…打印
@Export…输出至Excel表
@Graph…绘制图表(关于Graph将有专题讲解)
05结构参数的输入
本节HTRI软件教程将介绍管壳式换热器【Xist】中换热器结构参数的输入设置及注意事项。
1.点击左边目录栏的“Geometry”标签,进入换热器结构参数输入的总界面。
2.管壳式换热器主要结构参数分1壳程结构,2折流板相关参数,3管程结构。
(1)TEMA管壳式换热器的壳体结构由前端、壳体、后端组成。
(2)OD–壳体外径
(3)ID–壳体内径
(4)Orientation–壳体方向@Horizontal–水平@Incline–倾斜1~89度@Vertical–竖直
3.
(1)折流板的型式
(2)Orientation–折流板切割方向,如下如示意是指切割线与流体流向的对应
(3)Cut–折流板切割率,是切割弓形的弓高/壳体内径%,对于单弓通常是15~35%的数。
(4)Spacing–折流板的间距,只中间部分。
入口间距及出口间距在
“Baffle”卡片进一步定义。
4.管子参数的输入
(1)Type–管子型式
(2)Length–直管管长,国标一般取1.5,3,4.5,6,9,12m等1.5m的倍数长度。
(3)TubeOD–管子外径,最常用19mm,25mm。
请查阅GB151。
(4)Pitch–管间距,最常用25,32mm。
一般为管子外径的1.25倍以上。
(5)WallThickness–管子壁厚。
(6)Layoutangle–布管角度。
(7)Tubepasses–管程数
(8)Tubecount–管子数,直管数量,1根U型管算2。
本节HTRI管壳式换热器教程介绍了壳式换热器结构主界面的参数输入。
06壳程参数输入
本节HTRI软件教程将介绍管壳式换热器【Xist】中壳程参数的输入及设置。
1.点击左边目录栏的“Exchanger”标签,进入壳程参数输入界面。
(1)TEMAType–TEMA型式,选型参照上节(04.0结构参数的输入)介绍。
(2)ShellDiameter–壳径,见上节介绍,即OD壳体外径,ID壳体内径,需要指出的是对于热力学计算更多关心的是内径。
对于准确估重外径就是必要的。
(3)ShellOrientation–壳体布置,即水平,垂直,倾斜。
@对于垂直,有进口位置在1Bottom底部,2Top顶部。
@对于倾斜,角度可设置
1~90度。
2.MultipleShells–多壳程的输入
@Numberofshellsinparallel–并联台数,可设置1~99台。
@Numberofshellsseries–串联台数,可设置1~99台。
@Multi-ShellConfiguration–当串联台数大于等于2时,需要设置如下:
–流向
3.FlowDirection
@Flowin1stTubepass–第一程逆流(Countercurrent)或并流(Cocurrent)。
@Flowintrain–多台串联时逆流(Countercurrent)或并流(Cocurrent)。
4.ConstructionData–结构数据
这张卡片的参数默认是不需要设置的,程序默认管壳侧的材质均为碳钢即可满足换热器的热力学设计。
而对于其他各部件的材料选择,则对于估重以及TEMA表数据完整性意义更大。
这也是V7版本区别以前版
本的巨大变化之一,不过不排除HTRI后续版本加强应力计算等机械设计
的可能性。
选择材料最常用的70多种,整个材质库有近500种材料。
部件不一一列了,不过以下几个参数可注意:
(1)DesignInformation–设计参数,包括设计压力,温度,以及腐蚀余量等。
(2)Tubesheets–管板厚度
这些参数的输入由于影响有效管长,将影响计算的有效换热面积。
07管子参数输入
本节HTRI软件教程将介绍管壳式换热器【Xist】中管程管束参数的输入及设置。
1.点击HTRI软件输入界面左边目录栏的“Tube”标签,进入管程管子参数输入界面。
2.
(1)Type–管子型式
当然UOP的高通量管只有在经过授权才会出现选项。
(2)Tubeinternals–管子内插件@Twistedtape–纽带内插件@MicroFin–微翅片管
(3)TubeOD–管子外径,对于低翅片管指的是光管部分的外径。
(4)Averagewallthickness–平均壁厚,对于低翅片管指的是内径至光管部分的厚度。
对于薄壁管,点击[…],可调出BWG(Birminghamwiregauge伯明翰线规)的平均壁厚表,如下,数字越小厚度越大。
3.
(1)TubePitch–管间距,最常用25,32mm。
(2)Ratio–管间距与管外径比值,一般为1.25以上。
4.
(1)Tubelayoutangle–布管角度,定义如下:
(2)Tubepasses–管程数,流体在管束内折返的次数。
(3)Length–直管管长,国标一般取1.5,3,4.5,6,9,12等1.5米的倍数长度。
(4)Tubecount–管子数,直管数量,1根U型管算2。
(5)Rigoroustubecount–严格管子数,将这个选择框打勾,程序将显示含每根管子的严格布管图,而忽略输入的管口与第一排管的高度值;不打勾,那么程序将计算布管区的面积来计算能布置下的管根数,会参
考输入的“管口与第一排管的高度值”。
5.
(1)Material-管子材料,可选70多种换热器常用材料,近500种库材料。
如果库中还没有所需材料,可以自行输入材料包括:
(2)Thermalconductivity–导热性
(3)Density–材料密度
(4)Elasticmodulus–弹性膜数
(5)Taperangle(forRefluxCondensation)–锥角,在回流冷凝计算中,管子锥角利于导液,角度定义如下:
08折流板参数输入
本节HTRI软件教程将介绍管壳式换热器【Xist】中折流板参数的输入及设置。
1.点击左边目录栏的“Baffles”标签,进入折流板参数输入界面。
主要分为Bafffle折流板、Supports支撑板、VariableSpacing自定义折流板间距、LongitudinalBaffle纵向隔板4个卡片。
(1)BaffleType–折流板型式如下:
(2)Cutorientation–切割方位,是指切割线与流体流向平行或垂直
(3)Cut–折流板切割率,是切割弓形的弓高/壳体内径%,对于单弓通常是15~35%的数。
(4)Windowarea–也可以选择切割面积比例来定义切割率。
(5)Adjustbafflecut–对于单弓型折流板,调整切割线的位置。
@Programset–程序默认为切割线在两排管子间的中线。
@Noadjustment–不做调整,计算值在哪就切哪。
@Ontubec/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。
(6)BaffleSpacingCentral–折流板的间距,指中间部分。
入口间距及出口间距在“Baffle”卡片进一步定义。
(7)InletSpacing–进口间距,即管板与第一块折流板间距离。
(8)OutletSpacing–出口间距,即管板与最后块折流板间距离。
(9)BaffleSpacingVariable–勾选后即可定义每块折流板的间距。
Miscellaneous-杂项
(10)Double-seg.Overlap–选择双弓折柳板时,前后两种板型重叠的管排数,默认重叠2排管。
(11)Thickness–折流板的厚度,默认值如下表:
(12)Thicknessattubehole–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。
(13)Windowscutfrombaffles–设置是否在将折流板在窗口部分保
留
(14)Distancefromtangenttolastbaffle–定义U型管时,最后一
块折流板至U型弯切线距离,默认为0.
(15)RhoV2forNTIWcutdesign–定义窗口的RhoV2(冲
量),默认值为7440kg/ms²,这个是半经验值,程序按此来计算窗口切割率,不过输入值的情况下,将按此来计算。
(16)CentralpipeOD–在螺旋折流板设计时,以前的设计会考虑中心管,程序默认为无中心管。
由于中心管并不提高换热性能,不推荐使用中心管。
(17)Helicalbafflecrossingfraction–定义螺旋折流板的交叉角
(18)Usederesonatingbaffles–设置防声振隔板,选Yes的效果是,将忽略
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- HTRI 管壳 换热器 Xist