HTRI中文使用手冊

1、htri xchanger suite 5.0目 錄一、 換熱器的基礎設計知識- 1 -1.1 換熱器的分類- 1 -1.2換熱器類型- 2 -1.3換熱器殼型及封頭選取小結- 2 -二、ist htri的應用- 4 -2.1 方法類型(method mode)- 4 -2.2設計要求：- 5 -2.3測量單位設置- 5 -2.4流體分配fluid allocation- 5 -2. 5 htri主功能按鈕- 7 -2. 5. 1 input- 7 -2.5.2 report- 19 -2.5.3 graphs- 19 -2.5.4 drawings- 19 -2.5.5 shells-in-

2、series- 19 -三、輸出結論- 19 -3.1一般結論- 19 -3.1.1 總傳熱系數(shù)(裕量)不足的調(diào)節(jié)措施- 20 -3.1.2 殼程流速過高的調(diào)節(jié)措施- 20 -四、其他類型的換熱器- 22 -4.1再沸器(reboiler)- 22 -五、換熱器的系統(tǒng)設計- 23 -5.1換熱器的溫度測量和控制方案- 23 -5.2換熱器系統(tǒng)設計要求- 25 -5.3 蒸發(fā)器系統(tǒng)設計- 25 -5.4 再沸器系統(tǒng)設計- 28 -5.5 冷凝器系統(tǒng)設計- 31 -5. 6 空冷系統(tǒng)設計- 34 -htri exchanger 使用手冊一、 換熱器的基礎設計知識1.1 換熱器的分類1按作用原理和實

3、現(xiàn)傳熱的方式分類 (1)混合式換熱器；(2)蓄熱式換熱器；（3）間壁式換熱器其中間壁式換熱器按傳熱面的形狀和結構分類： (1)管殼式：固定管板式、浮頭式、填料函式、u型管式 (2)板式：板翅式、平板式、螺旋板式 (3)管式：空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式 (4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、離心薄膜式 (5)其他型式：板殼式、熱管2按換熱器服務類型分類：(1)交換器(exchanger):在兩側流體間傳遞熱量。(2)冷卻器(chiller)：用制冷劑冷卻流體。制冷劑有氨(ammonia)、乙烯、丙烯、冷卻水(chilled water)或鹽水(brine)。(3)冷凝器(condenser)

4、：在此單元中，制程蒸汽被全部或部分的轉(zhuǎn)化成液體。(4)冷卻器(cooler)：用水或空氣冷卻，不發(fā)生相變化及熱的再利用。(5)加熱器(heater)：增加熱函，通常沒有相變化，用如dowtherm或熱油作為熱媒加熱流體。(6)過熱器(superheater)：高于蒸汽的飽和蒸汽壓進行加熱。(7)再沸器(reboiler)：提供蒸餾潛熱至分流塔的底部。(8)蒸汽發(fā)生器(steam generator)（廢熱鍋爐(waste heat boiler)）：用產(chǎn)生的蒸汽帶走熱流體中的熱量。通常為滿足制程需要后多余的熱量。(9)蒸餾器(vaporizer)：是一種將液體轉(zhuǎn)化為蒸汽的交換器，通常限于除水以

5、外的液體。(10)脫水器(evaporator)：將水蒸氣濃縮為水溶液通過蒸發(fā)部分水分以濃縮水溶液。1.2換熱器類型l 管殼式換熱器(shell and tube exchanger)：主要應用的有浮頭式和固定管板式兩種。應用：工藝條件允許時，優(yōu)先選用固定管板式，但下述兩種情況使用浮頭式：a) 殼體和管子的溫度差超過30度，或者冷流體進口和熱流體進口溫度差超過110度；b) 容易使管子腐蝕或者在殼程中容易結垢的介質(zhì)。命名是以tema的原則命名；殼側類型(對壓降和熱傳遞產(chǎn)生重要影響)：e程數(shù)為1，最常用；f程數(shù)為2，需用縱向擋板分流殼側流體。為避免折流板太厚，殼側設計壓力低于10psi，最好小于

6、等于5psi(0.35kg/cm2g)，設計溫度小于180；壓降較大，為e殼程的8倍。g分裂流，折流板在中間，把流體分為兩股；hdouble split flow 雙分裂流jdivided flow 分流，一進二出，無折流板，應用于冷凝過程中用來降低壓降，壓降值是e型的1/8；kkettle reboiler再沸器，一般是熱虹吸，常用于蒸發(fā)殼側中所填充的液體，一般汽化率大于50100%。通常液體的高液位要浸沒過換熱管，需有液位控制；xcross flow 交叉流，要求殼側壓降和流速非常低，因此可降低換熱管振動的可能性，但流量分布不均勻(在殼側入口處)是最大的一個問題。1.3換熱器殼型及封頭選取

7、小結(1)e型及f型可選折流板形式最多，流道最長，最適用于單相流體；當換熱器內(nèi)發(fā)生溫度交叉，需要兩臺或兩臺以上的多管程換熱器串聯(lián)才能滿足要求時，為減少串聯(lián)換熱器的臺數(shù)，可選擇“f”型；(2)g型及h型多適用有相變流體，多用于臥式熱虹吸再沸器或冷凝器；并建議設置縱向隔板，有利于防止輕組分飛濺、排除不凝氣、流體均布、加強混合；(3)g 型（分流）殼體較 f 型殼體更受歡迎，因為g型溫度校正因子與f型相當,但殼程壓降比f型小很多；若壓降還不能滿足，可考慮h型；(4)x型殼體壓降最小，適用于氣體加熱、冷卻和真空冷凝。封頭選擇(前封頭的類型對壓降和熱傳遞沒有影響，但后封頭的型式會對壓降和熱傳遞產(chǎn)生影響)

8、：(1) 通常選擇選擇“b”型作為前封頭；(2) 對于水冷卻器，當管側需要定期清洗，且管側設計壓力小于10bar（g）時，前封頭可選擇“a”型；(3) 對于固定管板式，宜選擇“m”型作為后封頭；這種換熱器類型應用于無需對殼程進行機械清洗及檢查但可用化學清洗的情況；(4) 對于浮頭式，應選擇“s”型作為后封頭。浮頭式換熱器的殼徑應大于dn300。管側和殼側都可進行機械清洗，但需要較多工時卸除管束；(5) 對于外填料式浮頭“p”和外密封式浮頭“w”型的換熱器不能在中國設計和制造；(6) 對高壓換熱器前封頭宜選擇d型；(7) u型管式，管束外表面可用機械清洗的方法。u型管的結構不適用于污垢系數(shù)較大的

9、情況，立式再沸器不可選用u-tube；(8) 可抽換式浮頭（后端浮頭型t）：管束與殼之間的空間(clearance)相對較大，因此所給定的殼尺寸中含有的管數(shù)比其他構造的型式要少，管側和殼側皆可機械清洗。選型指導：殼側和管側有污垢：a_s； 管側無污垢：b_u； 殼側無污垢：n_n；殼側和管側無污垢：b_m 服務于高壓：deu從價格上來說：b_u< deu < n_n < b_m < a_s.l 套管式換熱器/翅片管式換熱器(jacketed pipe/hairpin exchanger)：套管式換熱器的優(yōu)點是結構簡單，能耐高壓；缺點是單位傳熱面積的金屬消耗量大，管子接頭

10、多，檢修和清洗不方便。l 板式換熱器(plate and frame exchanger)：核心部件是金屬板片，分為平板式、螺旋板式、板翅式和熱板式四種。優(yōu)點是結構緊湊，組裝靈活，具有較高的傳熱效率，有利于維修和清洗；缺點是處理量小，操作壓力和溫度受密封墊片材料性能限制而不宜過高，一般工作壓力在2.5mpa以下，工作溫度在-35200。l 空冷器(air cooler)：程序中未加入風扇的相關性能，如功率、風量等。后封頭 (1)l、m、n(固定管板式)應用在無需對殼側進行機械清洗或檢查；或者殼側可進行化學清洗的場合； (2)u-tube：管外側可用機械清洗，不能應用在管側污垢較大的情況； (3

11、)t type(pull-through floating head)：管束和殼之間的距離相對較大，因此在同殼徑的情況下排布的管子數(shù)比其他的要少； (4)s type(split-ring floating head)：殼側和管側都可進行機械清洗，但需要人工把管束抽出。 二、ist htri的應用2.1 方法類型(method mode)rating（核算）定義了換熱器類型和足夠的工藝條件后，軟件來計算熱傳遞系數(shù)和壓力降，并把計算結果與需要的熱負荷進行對比，給出熱負荷是不足還是超過。simulation（模擬）：定義了換熱器類型和比rating更少的工藝條件后，軟件來計算熱傳遞系數(shù)、壓力降和熱

12、負荷。給出的熱負荷是最大操作熱負荷。design（設計）定義了換熱器的大多數(shù)的幾何結構和足夠的工藝條件后，軟件來計算需要的熱負荷，然后計算其他缺少的幾何結構、熱傳遞系數(shù)和壓力降。這一程序可以設計殼體類型、殼體直徑、管長、管間距、折流板間距、折流板類型、管徑和管心距。設計過程是交互式的，由用戶來控制每一個幾何參數(shù)的允許范圍。熱虹吸再沸器：軟件計算進口管道和出口管道的壓降。釜式再沸器：軟件計算釜體直徑和內(nèi)部的再循環(huán)速率。注意：一般做設計計算時先選擇design mode以確定初步優(yōu)選方案，繼而選擇simulation及rating mode,調(diào)整殼和管的直徑、折流板數(shù)(crosspasses)、折

13、流板間距(spacing)、換熱管數(shù)目(tubecount)、折流板切口(baffle cut)等參數(shù)細部計算及微調(diào)以符合設計要求。2.2設計要求：(1)熱交換器中工藝流體為局部冷卻（subcooling）時，使用的類型為dam baffle；(2)crosspass(折流板數(shù)目)在換熱器為臥式的情形下一般為奇數(shù)個，若為立式無特別要求但習慣用奇數(shù)個；(3)input summary-control-safety下有一些系數(shù)在相應的情況下需填入數(shù)值以校正結果；(4)若換熱器為浮動頭或者u形管，則需在input summary-geometry-optional下選擇相應的項目為“yes”；(5)

14、design mode下run程序時，input-geometry-tubes下的tubecount處選擇rigorous tubecount更保險；ist使用一個微軟windows界面來引導你進行換熱器的核算工作。關于界面怎么使用的信息，有以下幾種方式可以獲得： 即時信息：把鼠標指針放在激活的需要輸入的區(qū)域，按f1鍵獲得幫助； 所有需要輸入的地方都用紅色的框表示出來，這樣可以幫助你避免漏掉什么； 當你輸入的數(shù)據(jù)超出正常范圍時，所輸入的數(shù)據(jù)以紅色表示，提示你輸入有誤； 在窗口最下面有一個狀態(tài)欄，提示你輸入的各種信息。2.3測量單位設置操作界面上所有的單位標簽都是活動的，可以利用它們來改變輸入項

15、目的單位。方法如下：（1） 單擊輸入界面上的單位，出現(xiàn)一個對話框（2） 從對話框中選擇你需要的單位，單擊下面的三個按鈕的一個：convert： 把單位和輸入的數(shù)據(jù)同時轉(zhuǎn)換；set units：只轉(zhuǎn)換單位，不改變輸入值；cancel： 退出對話框，不作任何轉(zhuǎn)換。這種單位轉(zhuǎn)換是暫時的，如果你關閉軟件后再次進入時，單位又恢復到默認值。在開始一個模擬之前，要想一下在下面的區(qū)域要輸入什么內(nèi)容，并注意軟件的默認值與你想要的一致：fluid allocation（流體分配） tube layout angle(管排列角度) baffle type(折流板類型)tube wall thickness(換熱管厚

16、度) tema shell style(殼類型) tube diameter(換熱管直徑)number of crosspasses(折流通道數(shù)目) tube pitch(換熱管傾斜度) number of tubepasses(管程)tube length(換熱管管長) shell diameter(殼徑) tube type(plain or low-finned)除了上述的換熱器的幾何參數(shù)外，還要輸入工藝條件和物流的性質(zhì)。上述的底劃線表示的項目在“design”條件下可以為空。2.4流體分配fluid allocation一般而言，下列情況介質(zhì)走管程：(1) 腐蝕性介質(zhì)，可降低對殼側材料

17、的要求；(2) 毒性介質(zhì)，泄漏的幾率??；(3) 易結垢的介質(zhì)，便于清洗和清掃；(4) 高壓流體，可減小對殼體的機械強度的要求；(5) 高溫介質(zhì)，可改變材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求；(6) 如果殼側流體是曾流，可放管側，看能否達到湍流；(7) 循環(huán)冷卻水在管側流動。聚合污垢對管側溫度特別的敏感，下面的設計可以使清洗變的容易：（1） 一般把最容易結垢的流體在管內(nèi)流動；（2） 如果利用化學清洗法，把易結垢流體放在殼側流動；（3） 如果管側利用機械清洗法，那么利用直的水平安裝管；（4） 如果殼側用高壓清洗，那么管安裝的傾斜度要大，45°或90°，這樣也要求殼側diameter較大；（5） 當

18、清洗必須要移動管束時，利用焊接的方式連接管子，因為接頭處容易出現(xiàn)泄漏的危險。（6） 當你認為殼側結垢會很嚴重時，那就要慎重利用翅片結構管。（7） 循環(huán)冷卻水在管側流動。（8） 冷卻水的污垢熱阻在水溫超過125(52)時應引起注意。允許壓降(available pressure drop)：決定哪個流體放在管側，哪個流體放在殼側。這樣可以充分利用現(xiàn)有的壓力降來進行傳熱。ist程序也利用此值來計算管口的尺寸。換熱器壓力降參考值表操作壓力p(mpa)壓力降p(mpa)00.1(絕壓)p/1000.07(表壓，下同)p/20.071.00.0351.03.00.0350.183.08.00.070.2

19、5殼側流體：許多壓降在殼和管之間形成的漩渦流產(chǎn)生，這樣溫度驅(qū)動力很小或者不存在。 下面的流體用于殼側：（1）在管側流體形成層流（在殼側有可能是湍流）；（2）建造要求限制了管束的數(shù)量，壓降在管側不能有效利用，嘗試利用足夠的折流板來有效利用殼側的壓降；（3 你的設計目標是傳遞盡可能多的熱量，但壓降不要太多。（流體流動導致的管振動會限制你的設計）；(4) 傳熱膜系數(shù)較小的物流(如氣體)應走殼程，這樣易于提高傳熱膜系數(shù)；(5) 飽和蒸汽及被冷卻的流體走殼程；(6)高黏度流體。 如果一個流體的壓降是可以控制，而設計的熱傳遞是受其他流體制約，那么流體的放置位置對最佳設計不會產(chǎn)生太大的影響，要小心研究這樣的

20、案例。注意：對壓力降有特定要求的物料要走管程，因其傳熱系數(shù)和壓降計算誤差較小。2. 5 htri主功能按鈕input當你打開軟件時就出現(xiàn)，在此用來指定模擬需要的基本的輸入?yún)?shù)reports在模擬完成后顯示最后的結果graphs在模擬完成后創(chuàng)建圖表和曲線圖drawings顯示換熱器的圖片，可以顯示模擬前和模擬后的換熱器的圖shells-in-series當你運行一個shells-in-series模擬時自動被選中，當模擬進行時，顯示一個中間條件design當你運行一個design模擬時自動被選中，顯示所有的design運行結果2. 5. 1 input為新的換熱器的模擬輸入數(shù)據(jù)，第一個是inpu

21、t summary，其下面包含geometry、piping、process、hot fluid properties、cold fluid properties、design和control。需要輸入數(shù)值的地方都以紅框顯示，軟件默認值及單位都已顯示在窗口上。(1)geometry：換熱器的類型選擇。包括以下幾個部分：shell geometry：確定殼程的幾何參數(shù)。在rating和simulation模式下，殼內(nèi)徑（id）是唯一需要輸入的數(shù)據(jù)。有三種單位類型：si：mm mkh：mm us：inch id項design mode不需填入殼的內(nèi)徑尺寸，rating mode時參考design

22、mode計算后的結果,填入數(shù)值并根據(jù)結果進行調(diào)整（16"以下為pipe，16"以上常以50mm為進階單位）。換熱器的殼徑越大，單位傳熱面積的金屬耗量則越低，但注意：殼徑不要大于1000 inch(約25米)；殼類型（shell style）影響熱傳遞和壓降。tema中e型是最常用的類型，代表單殼程，其他字母代表的作用是用來平衡熱傳遞和壓降要求。例如，tema標準中x殼程有最小的殼側壓降。定位(shell orientation)：有兩種：l 水平(horizontal)：最常用的選擇，tema中e殼程經(jīng)驗定位為垂直，其余的常定位為水平；l 垂直(vertical)：應用在以

23、下幾個方面1. 簡化的換熱器模型；2. 垂直管側熱虹吸；3. 許多防止相分離的進料/出料換熱器；4. 當要求過冷時管側冷凝。 要記住ist不處理殼側下流沸騰或上流冷凝，兩相管側流體的多管程系統(tǒng)換熱管不能垂直定位。當殼側為單相流、管側冷凝且管程為單管程時是允許有傾斜的（傾斜角度1-20度）。利用殼側的傾斜確保冷凝物的排出。當溫度差校正系數(shù)小于0.8時，應采用多殼程。但由于殼程隔板在制造、安裝和檢修方面都很困難，故一般不采用，常用的方法是將幾個換熱器串連使用，以代替多殼程。注意：a)兩個單殼程換熱器串連number of shells in series 設置為2，最好不要超過10； b)2殼程應

24、是根據(jù)分流型式，選擇殼體型式為f、g或者h類型； c)numbers of shells in parallel是指多臺換熱器并聯(lián)，即將輸入物流平均分配到幾個換熱器中。程序會平均分配總輸入物流到各個換熱器，然后利用分割后的流量和geometry參數(shù)來計算單個換熱器的性能。但是最后給出的換熱面積、熱負荷等是所有換熱器的總和。 流向(flow direction)：流體在殼程中的流向與管程中的流體的流向的相對位置，僅對e殼程可用，有兩項：a) flow in 1st tubepass：cocurrent同向；countercurrent逆向。一般選擇后者，但是當冷卻粘度較大流體時，順流操作比逆流換

25、熱要好，因為冷流體可以獲得較高的傳熱系數(shù)。b) flow in train：僅對兩臺或以上換熱器串連時有用，cocurrent同向；countercurrent逆向。tubes geometry：定義換熱管幾何參數(shù)，有管型、管長、管外徑（od，對低翅片管來說，輸入光滑端的管子外徑）、管厚（wall thickness）、管間距（pitch）、管排列角度（tube layout angle）、管程數(shù)(tubepasses)和管子數(shù)(tubecount)。對于design mode，只需輸入pitch和wall thickness，其他的數(shù)據(jù)有默認值或者可由ist自行計算。l 一般利用光滑管(pl

26、ain)，當殼程流體的膜傳熱系數(shù)只有管程的1/3時，需要采用低翅片管來強化傳熱（low-finned），這時ist需要你輸入翅片的幾何參數(shù)。如果你利用低翅片管（low-finned）來冷凝，要記住較高的翅片密度會影響冷凝持續(xù)力，這時ist就會給出一個警告信息。通常低翅片管只適用于污垢系數(shù)不大于0.00017m2k/w的介質(zhì)，且流體對翅片沒有磨蝕作用。翅片的直徑不應大于其基管直徑，在管殼式換熱器中不使用高翅片管，但在套管式和多管式套管換熱器中可以使用縱向高翅片管。 l 平均管厚(thickness)是必須要輸入的，對于低翅片管，輸入光滑端管的壁厚。壁厚影響管側流動面積，按下拉鍵可以從壁厚數(shù)據(jù)庫中

27、選擇一個合適的壁厚。管厚需要設備專業(yè)進行確認。數(shù)據(jù)單位可以設置為bwg(birmingham wire gage)。管厚一般選擇2.11mm。l 管間距也是必須要輸入的，有三個數(shù)據(jù)：1.25、1.3333和1.5，根據(jù)需要選擇一個。l 排列角度有4個：30、45、60和90度。其中30度最常用，固定管板式換熱器大都是30度布置（除再沸器外）；浮頭式換熱器多采用30度和60度排列方式；正方形（90度）和旋轉(zhuǎn)正方形（45度）布置形式用于殼側為黏性流體的情況，適用于當進行機械清洗時需移動管束的情況。45度多用于殼程單相層流、易結垢、冷凝工況；90度可使殼程氣相更好逸出。30°/60

28、6;排管：在相同殼體內(nèi)比其他排管方式可多排15%管子，但殼程無法機械清洗。相同管心距和流量下，殼程傳熱膜系數(shù)（h0）和壓降降低的順序為：30°45°60°90°。要注意換熱管的排列角度是由流過管子的流體決定的，而不是完全由管束的定位方向決定。三角形布置有利于殼程物流的湍流；正方形和旋轉(zhuǎn)正方形布置有利于清洗。殼側壓降：30°45°60°90°。l 兩相流多管程：對管側冷凝或單相流，ist假定第一管程在殼程的最上方；對于管側沸騰，ist假定第一管程在殼程的最底端。這一點在管程布置窗口容易被忽略！l tube mater

29、ial：從管子材料下拉列表中選擇，或者輸入管材的密度、導電性和彈性模數(shù)、最大無支持跨度。這些數(shù)據(jù)在計算熱阻、振動和重量估算時要用到。當管內(nèi)外流體均為腐蝕性流體時，采用雙金屬管。l type：指定換熱管類型，有兩種：光滑管（plain）和低翅片管（low-finned）。l tube od管外徑：輸入管外徑。對于低翅片管，輸入光滑端管子的外徑。下拉鍵中列出了標準管徑，可以從中選取。19mm的管子應用：水走管側的冷卻器、較小傳熱面積的換熱器、管側污垢熱阻小于0.00041hrm2/kcal。對于易結垢的物料，采用25mm的管子，或者管側再沸，或者管側污垢熱阻大于等于0.00041hrm2/kcal

30、；對于有氣液兩相流的物料，要選用較大的管徑，如再沸器、鍋爐等多采用32mm的管子；對于直接火加熱的采用76mm的管徑。l tubepasses-管程：指定換熱器的管程，當換熱器的換熱面積較大而管子又不能很長時，為了提高流體在館內(nèi)的流速，須將管子分程。ist允許的值有1、2、3、4、6、8、10、12、14、16，最常用的是1，2和4。程數(shù)過多，導致管程流動阻力加大，動力能耗增大，同時多程會使平均溫差下降，設計時應權衡考慮。管程數(shù)np可按下式計算：；u-管程內(nèi)流體的適宜速度(m/s)；-管程內(nèi)流體的實際速度(m/s)。然后再根據(jù)管側的流速及壓降進行調(diào)整。l tubecount-管子數(shù)：指定換熱器

31、管子數(shù)。對u型管來說，管子數(shù)指的是管板上的管孔數(shù)。先參考design mode下run出的數(shù)值填入(將計算數(shù)值打九折后取偶數(shù)根)，然后再根據(jù)結果進行調(diào)整。l 管束的最大可移動重量為20噸。管殼式換熱器中常用的流速范圍流體的種類一般流體易結垢流體氣體流速m/s管程0.53.0>1.05.030殼程0.21.5>0.53.015水的流速表(管內(nèi))類別管材最低流速(m/s)最高流速(m/s)適宜流速(m/s)凝結水鋼管0.60.93.01.82.4河水(干凈的)鋼管0.60.93.7循環(huán)水(處理的)鋼管0.60.93.7海水含銅鎳的管0.750.93.0海水鋁銅管0.750.92.4不同

32、黏度流體的常用流速黏度/cp>1500150050050010010035351<1vmax/m/s0.60.751.11.51.82.4l length-管長：系列標準鋼管長度有：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9和12m。tema標準管長：96、120、144、196、240inch(2438、3048、3658、4978、6096mm)。對于管子無支撐跨距超過上述規(guī)定值的0.8倍時，應在管束間設置支持板。對u型管來說，管長指的是管口到u型彎曲部分的切線之間的距離，它包括了所有管板的厚度。另外，管長l和殼內(nèi)徑id的比例應適當，一般l/id46。無

33、相變換熱時，管子長，傳熱系數(shù)增加，管程數(shù)少，壓降低；但是過長會給制造帶來麻煩，首選3048mm和6096mm。l 換熱管直徑與管間距的選擇：管外徑d 0/mm10141619253238管中心間距(pitch)/mm14192225324048pitch ratop1.3751.3161.2801.2501.263 注：16mm應用于進出料換熱器，操作介質(zhì)較干凈，目前使用較少；19mm的管子應用于以下情況：(a)管側流體的污垢系數(shù)0.00034m2k / w；(b)水做冷卻介質(zhì)走管內(nèi)；(c)污垢沒有嚴格要求。25mm的管適用于以下情況：(a) 管側流體的污垢系數(shù)0.00034m2k / w；(

34、b) 出于工藝設計考慮，如換熱器的允許壓降較小時。32mm和38mm的管子只是出于工藝設計考慮，如換熱器的允許壓降較小時。32mm和38mm的管子只是出于工藝考慮，如換熱器的允許壓降較小時，目前使用較少。 tube若無給定數(shù)值，則一般首選長6m或3m，管外徑25.4mm或19mm，壁厚2.77mm或2.1mm，排列方式選30度。l rigorous tubecount：指定嚴格管數(shù)計算方法，如果你勾選了此項，ist就會應用此方法計算，在“design”時一定要勾選此項！1. “rigorous method”給出管束中每一根管的位置；2. “rigorous method”評估管束中處于交叉位

35、置的管子的數(shù)量，如果你選擇了此方法，那么管子排列圖片就不再可用。l tube thermal conductivity：指定管材料的熱傳導性。當你的管材不在ist提供的材料庫中時，就需要輸入此值。l taper angle-錐形度：只應用在管側逆流冷凝模擬中，設置管子底部的錐度。這一角度水平測量，其值范圍075。l tubepass arrangement panel：換熱器管束中管程的設置和通路的寬度設置。在此面板中，出現(xiàn)對稱排列開關。l number of parallel passlanes：設定平行于交叉流的管通路的數(shù)量。對無折流板換熱器，這里設置：1. 水平殼程：垂直管通路的數(shù)量2.

36、 垂直殼程：平行于殼側管入口中心線的管通路的數(shù)量。baffles geometry：指定折流板的幾何形狀，定義其尺寸、類型、間距和其他一些設計參數(shù)，最重要的參數(shù)就是baffle spacing和baffle cut。除了k型殼程和x型殼程外，其余所有的殼程類型都可以使用折流板。對核算和模擬來說，你必須輸入任何一個殼程交叉路數(shù)或者中心間隔；其他數(shù)據(jù)可用默認值或由ist計算。折流板類型(type)如下：l single-segmental：最常用的折流板類型，能最有效的把壓降轉(zhuǎn)移到熱交換中。l double-segmental：當你利用單折流板無法滿足壓降限制時，就可以使用雙折流板方式。l seg

37、mental/ntiw：no-tubes-in-window（ntiw，弓形區(qū)不排管），即弓形缺口區(qū)（折流板窗口區(qū)）不布管，可保證所有管子都得到全部折流板的支承，一般用在當管振動破壞需要考慮時。它具備以下特點：a壓降只有單弓形折流板的1/3左右；b殼程流動均勻且類似理想管束、傳熱系數(shù)高、不易結垢；c窗口區(qū)壓降很小、旁路及泄流量?。籨弓形缺口區(qū)不排的管子大約15%25%，可采用較小弓形缺口、提高殼程流速或適當調(diào)大殼徑以便維持相同數(shù)量管子。l none：無折流板cut orientation：切割定位，設置有以下幾種： program sets：default。ist根據(jù)工藝條件、關口位置等設定，

38、design時通常選擇此項。 perpendicular(垂直)：當殼側是沸騰流體時，考慮水平切割（管入口在上部的垂直切割）折流板或者垂直定向；在重力控制流體的流動時，垂直切割（管入口在上部的水平切割）折流板會引起相分離。parallel（水平）：如果折流板切割方向與管口中心線平行，折流板間隔的入口和出口就產(chǎn)生旁路，這樣就降低了設備的性能。cut：對大多數(shù)模擬，ist會確定折流板切割方向，使得熱傳遞和壓降達到最優(yōu)化，一般2049%殼徑，20%最佳（相同膜傳熱系數(shù)下壓降最小），切口太大會形成滯流區(qū)，切口太小壓降太大。水平切口： （1）少于4管程的u型管換熱器； （2）殼側是單相流體，且污垢系數(shù)不

39、大于0.00061m2h/kcal； (3) 所有豎直安裝的換熱器。 豎直切口： （1）兩相流流體或“f”型換熱器； （2）除水平切口所要求的換熱器外，均為豎直切口。crosspasses：你必須至少輸入折流板數(shù)或主要的折流板間隔中的一個數(shù)值。如果你兩個都輸入，并且你的數(shù)值與管長不一致的話，ist就改變折流板數(shù)但保留主要的折流板間隔數(shù)值。這個數(shù)值對計算的換熱量和壓降都產(chǎn)生影響。小的折流板間隔一般會增大流速和熱傳遞系數(shù)，但它會增大壓降并會導致?lián)Q熱管的振動。折流板主要間距低于80的tema最大間距可避免換熱管振動的問題。較好的模擬點是折流板間距是殼內(nèi)徑的40。window area：窗口區(qū)域占整個

40、區(qū)域（total window area- area of tubes in window）的百分比。如果你：輸入這個數(shù)值ist計算折流板切割高度；在折流板輸入面板上指定折流板切割ist忽略此區(qū)域的值；輸入的值超過最大值ist忽略此值并設置折流板切割的最佳值。spacing影響殼程物流的流向和流速，范圍1/5d1d，4050%d最佳，最小間距為殼程內(nèi)徑的20，且不要小于50mm，一般取值為殼內(nèi)徑的3045。通常不是首選填寫項，如需填寫，則先參考design mode下run出的crosspasses值填入。折流板間距可以是不等距的，進口/出口間距大于板間間距。選中“baffle spacing

41、”下的“variable”復選框，就可以在“variable baffle spacing”面板中輸入需要的間距。clearance：所有的數(shù)據(jù)都是選填的，程序在計算后會給出默認值。這些值會影響模擬的結果。如果管束和殼體的直徑空隙大于30mm，應首先考慮使用密封條。nozzles(管口面板)： 在此可以定義殼側和管側管口的尺寸、數(shù)量、位置和型式。尺寸要求：nozzle的尺寸要小于等于50%shell id，通常nozzle最小尺寸為2"。l number at each position（inlet and outlet）：軟件默認值為1。l nozzle ids（inlet and

42、 outlet）：如果你輸入了一個允許壓降的最大值，ist利用允許壓降的12.5來定義蒸氣和兩相管口的尺寸。每一個液相管口的尺寸定義利用了5的允許壓降；如果你未輸入最大允許壓降，ist利用允許最大流速(聲速的20)的25來定義蒸氣和兩相管口的尺寸，每一個液相管口的尺寸定義利用0.5psi(3.447kpa)的壓降；在處理兩相流時，要指定一個液相管出口來排出液體。l shellside nozzle locations（與u型管或殼側縱向定位相關）：殼側管口位置的默認值由工藝條件確定。對水平和傾斜殼程要指定入口管的位置：top默認當殼側為單相流或冷凝流體時、bottom默認當殼側為沸騰流體時、s

43、ide。殼側為豎直時，默認入口管位置在前封頭。指定與入口管位置相關的殼側出口管位置：有三個選擇，分別是program decides、same side as inlet、opposite from inlet。一般ist把水平殼側冷凝的出口管位置放在底部，把水平殼側沸騰的出口管放在頂部，軟件的默認值是program decides。u型管，如果已知入口管在前封頭，那要考慮出口管的位置；反之亦然。inlet id：指定殼側和管側的入口管內(nèi)徑；number at each position：指定殼側和管側的入口管數(shù)量；outlet id：指定殼側和管側的出口管內(nèi)徑；number at each

44、position：指定殼側和管側的出口管數(shù)量；l nozzle sizes：如果ist計算管口尺寸的話，用以下表中的數(shù)據(jù)：殼側管口最大尺寸：一殼程：id90的殼程id；二殼程：id80的殼程id；管側管口最大尺寸：隨著管程數(shù)量的不同而占殼程id的百分比不同。具體的比例如表二所示。 表二：管程數(shù)12346810121416殼id90807050474441383532l impingement panel（緩沖擋板）：殼側進口區(qū)域防沖板的類型和形狀的設置。需要設置的情形：a)非腐蝕性單相流體：；腐蝕性單相流體： b)定義了殼側冷凝； c)定義了殼側沸騰并且入口管。防沖板的類型：圓盤(設置它的直徑

45、、厚度、防沖高度)、方形盤（長度、寬度、防沖高度）和棒格柵型（排數(shù)、直徑）。(1)流體誘發(fā)振動(fiv)最容易產(chǎn)生破壞的區(qū)段：a. 管束中兩塊折流板間距最大的未支承的中間跨度；b. 管束周邊在弓形折流板口區(qū)的管子；c. u形管束的u形彎處； d. 殼程進口管口下的管子；e. 管束旁流和管程分程隔板流道內(nèi)的管子。(2)防fiv設計及調(diào)整措施：a.減小無支承管跨:調(diào)整折流板間距 或 采用弓形區(qū)不布管，折流板間距值不小于1/5的shell id，流體全蒸汽或兩相時最大值為450mm；在改造項目中，有時相同的殼體設計，原本沒有fiv問題，但在僅改變換熱管材質(zhì)后也有可能會產(chǎn)生fiv問題。例如，原設計是碳

46、鋼或合金鋼管，更換為薄壁管如鈦管，其剛性減小，因此需要比原設計增加支承板來避免fiv產(chǎn)生。在改造設計或?qū)嶋H改造中有可能會遇到此類問題。b.設置u形彎頭支承；c.設置密封板/條以便增加流阻和限制在臨界截面處的流動(如管束旁流區(qū)和分程隔板處)；d.減少殼程流量(較少采用，除必要時)或增大殼徑；e.放大殼程進口管口；f.設置殼程進口防沖擋板；g.如果允許改變殼體形式，可將 e 型改為 x 或 j 型；h.改用雙弓形折流板；i.避免太大或太小的折流缺口(因為它們會導致流速分布不均和局部高流速)；j.保持均勻的折流板間距；k.用實心的管子（在：use tube layout drawing as)代替原

47、部分管子所在的位置，起到支撐并減小振動的作用；l.增大nozzle與bundle之間的距離m，添加annular distributor。l tubeside entry type管側入口管類型：radial（ist默認值）、axial、axial with distributor（分流器）。如果你指定管入口和/或出口環(huán)型分流器annular distributor，那么它的所有的三維參數(shù)都需要輸入。環(huán)形分流器影響殼側壓降，降低流體流速，從而會增加冷凝器和再沸器的負荷。單它可以避免管子的振動，減少腐蝕。對于管側流體，下面幾種情況也應做特別考慮，以減少流體對管子末端的磨蝕：a) 對于氣體和蒸汽，

48、入口處的v2超過7000kg/(m.s2)；b) 對于液體，入口處的v2超過9000kg/(m.s2)。(2)piping input面板圖示給出了熱虹吸管的示意圖。主要的管線尺寸都可以直接輸入。更多的細節(jié)可以在inlet和outlet中輸入。如果你選擇了熱虹吸式或強制流動再沸器，這些面板就會被激活并要求輸入進口管和出口管的參數(shù)。inlet piping panel：定義熱虹吸式再沸器的入口管幾何參數(shù)。當你選擇熱虹吸式或強制流動式再沸器后，面板上有一些數(shù)據(jù)是必須要輸入的。如main inlet pipe length。如果你設置“bend allowance”為“no”，那么這一長度包括了彎管

49、和t型管的當量長度。水平熱虹吸豎直熱虹吸header pipe length，inlet：壓頭管長的輸入。其余規(guī)定同上。nozzle pipe length，inlet：入口管長的輸入。bend allowance：如果選擇“no”無當量長度加入到指定的管長中。 如果選擇“yes”ist允許加入彎頭。 對所有殼程，ist加68倍的入口管線的直徑于主要入口管長度中； 對tema的g、h、j21殼程型式，ist加79倍的header pipe直徑于header pipe 長度中，沒有長度加入入口管線長度中。(3) process(工藝條件)：輸入工藝條件和污垢信息。一般熱流體側（工藝流體）需填入其

50、全部數(shù)值（包括污垢熱阻系數(shù)）；冷流體側若為公用工程流體（cw,sh等）則僅需填寫除流量外的其他數(shù)值（包括污垢熱阻系數(shù)），若亦為工藝流體則填寫內(nèi)容與熱流體側要求相同。process(工藝條件)：在核算和設計模式中，每一流體必須至少輸入5個(共6個)溫度和流量的參數(shù)。在模擬模式中，每一流體的23個工藝參數(shù)是必需的，ist跳過不一致的工藝條件。對核算和設計模式：輸入換熱器熱負荷必須輸入每一流體的23個工藝條件； 未輸入換熱器負荷必須輸入每一流體的56個工藝條件；對模擬模式： 未輸入換熱器負荷必須輸入每一流體的23個工藝條件。注：如果你輸入的工藝條件多于最少輸入個數(shù)，ist遵循以下規(guī)則處理：(1) i

51、st總是尊重溫度的設定，如果有必要，ist將調(diào)整weight fraction vapor；(2) 如果你未輸入工藝溫度的話，ist尊重weight fraction vapor的輸入；(3) ist總是尊重流速的設定，如果流速未被指定，ist就會進行計算。如果你指定了所有6個工藝條件和下面的參數(shù)，ist采取下述的動作：a) 如果你未輸入熱負荷或者從給出的冷、熱流體工藝條件計算出的熱負荷不匹配ist以輸入的工藝參數(shù)運行模擬；b) 如果熱負荷差別超過5ist會給出相應的提示信息；c) 熱負荷差別超過99ist終止模擬。process conditions單相工藝參數(shù) 兩相工藝參數(shù)其他選項還有fl

52、uid phase（相態(tài)）：liquid、vapor、phase change等； inlet temperature：入口溫度，ist默認0.0為未輸入，如果想設為0，輸入0.001。outlet inlet temperature：出口溫度，ist默認0.0為未輸入，如果想設為0，輸入0.001。inlet pressure：入口壓力，必須大于0。allowable pressure drop：輸入最大允許壓力降，設計模式下會用到此數(shù)值，用來計算管口尺寸。exchanger duty：換熱器熱負荷，有兩種情況：a) 如果ist能夠從輸入的工藝條件中計算出熱負荷這一熱負荷在計算過設計是必需的

53、，過設計計算：overdesign(計算出的熱負荷需要的熱負荷)/需要的熱負荷×100b) 如果ist不能夠從輸入的工藝條件中計算出熱負荷ist利用輸入的熱負荷計算缺少的工藝條件。duty/flow multiplier（熱負荷/流速增效器）：設置一個ist增效熱負荷和流速的增效因數(shù)。process fouling（工藝污垢）輸入工藝污垢信息，如污垢熱阻，污垢層厚度等。換熱器設計者一般把污垢因素作為一個安全因素考慮，用污垢熱阻的設計來彌補換熱器負荷的不足。但是，在正常的操作條件下，許多工藝流體基本上不產(chǎn)生污垢，例如輕烴組分的冷凝。htri計算各參數(shù)的相互關系時不需要額外的安全因素。在

54、要求的工藝條件下通過輸入反映換熱器熱阻的數(shù)值可以獲得最佳設計。一個非常大的熱阻也就表明是一個不符合要求的設計，要考慮另外一個。fouling resistance：為冷、熱流體設定熱阻。你輸入的任意一個值必須要大于或等于零。fouling layer thickness：為冷、熱流體設定熱阻層厚度。污垢熱阻大于0.00061hrm2/kcal時需要輸入此值。你輸入的任意一個值必須要大于或等于零。殼側熱阻層厚度268×殼側污垢熱阻；管側熱阻層厚度134×管側污垢熱阻。fouling layer thermal conductivity：熱傳導性。如果你輸入了此數(shù)值和相應的熱阻

55、層厚度，ist會從中計算熱阻值并與輸入的熱阻值進行對比。如果二者有差異，ist就會發(fā)出一個警告信息，并使用輸入的熱阻值。cooling water fouling：兩項：(1)use water type model：只用于管側水為冷流體。 (2)use generalized water model：如果你選擇了此項，ist利用輸入的酸度、總堿度、鈣硬度和總不溶固體量來估算熱阻值。四個參數(shù)的限制范圍如下表：(4)hot /cold fluid properties(冷/熱流體的性質(zhì))操作界面上給出了怎樣把物流性質(zhì)輸入ist：component-by-component 或者mixture。冷熱流體分開輸入，選項除了沸騰流體