htri管壳式换热器设计教程

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1、HTRI管壳式换热器设计软件培训教程（内部交流）徐晓鹤，张婕，陈卫航QQ：406635221徐晓鹤郑州大学化工与能源学院2010年11月17HTRI简介美国传热研究协会（HeatTransferResearchInstitute）简称HTRI，主要致力于工业规模的传热设备的研究，开发基于试验研究数据的专业模拟计算工具软件，提供完善的产品、技术服务和培训。HTRI帮助其会员设计高效、可靠及低成本的换热器。HTRIXchangerSuite是HTRI开发的换热器设计及核算的集成图形化用户环境，它包括以下几个部分：HTRI.Xist能够计算

2、所有的管壳式换热器，作为一个完全增量法程序，Xist包含了HTRI的预测冷凝、沸腾、单相热传递和压降的最新的逐点计算法。该方法基于广泛的壳程和管程冷凝、沸腾及单相传热试验数据。HTRI.Xphe能够设计、核算、模拟板框式换热器。这是一个完全增量式计算软件，它使用局部的物性和工艺条件分别对每个板的通道进行计算。该软件使用HTRI特有的基于试验研究的端口不均匀分布程序来决定流入每板通道的流量。HTRI.Xace软件能够设计、核算、模拟空冷器及省煤器管束的性能，它还可以模拟分机停运时的空冷器性能。该软件使用了HTRI的最新逐点完全增量计算技

3、术。HTRI.Xjpe是计算套管式换热器的软件。HTRI.Xtlo是管壳式换热器严格的管子排布软件。HTRI.Xvib是对换热器管束的单管中由于物流流动导致的振动进行分析的软件。HTRI.Xfh能够模拟火力加热炉的工作情况。该软件能够计算圆筒炉及方箱炉的辐射室的性能以及对流段的性能，它还能用API350对工艺加热炉的炉管进行设计，并完成燃烧计算。在本次培训中，们以HTRI.Xist为主，介绍HTRI的使用。17基础知识一、换热器设计标准：中国：GB151《管壳式换热器》美国：TEMATEMA——美国列管式换热器制造商协会，TEMA标准

4、是目前唯一的一套包含设计细节和推荐经验的非直接火(不是直接的火接触加热)机械标准汇编。二、列管式换热器的结构：1）、壳体和封头类型：17E：单程壳体F：带纵向挡板的双程壳体G：分流壳体H：双分流壳体J：无隔板分流壳体X：交叉流K：釜式再沸器1、壳体类型总结：lE型壳体是标准形式，最常用lG和H型通常用于水平热虹吸式再沸器（精馏塔使用）l如果采用E型壳体不能满足可允许的压降，可采用J型和X型壳体l当需要多壳体和可移动式管束时，可采用F型壳体lK只能用于再沸器2、前封头类型：lA型是标准封头，用于管程流体较脏的情况lB型用于管程流体较干净

5、的情况，由于这种封头较便宜和简单，所以尽可能多的使用lC型是可移动的壳体，用于管程危险液体，管束较重或者壳体需要频繁清洗的情况lN型，壳体固定，用于壳程危险液体lD型主要用于高压环境173、后封头类型：后封头类型一般分为三类：l固定管板式（L、M、N）壳体—挡板间隙较小lU型管——设计简单但清洗困难壳体—挡板间隙较小l浮头式（P、S、T、W）——最常用的是S型如果温降低于50℃，且壳程压力不高，则使用固定管板式换热器，否则使用其他类型以满足热膨胀的要求。与S型相比，T型结构简单，但是壳体较大并且管束和壳体之间间隙较大。P和W型很少使用

6、，W型换热器没有通道挡板，因此它们的通道数只能限定在1~2个172）、壳侧流路分析HTRI程序在计算结果中对壳侧各流路给出了较详细的分析，可以参考下表中给A，B，C，E，F流的推荐值。流路A－－折流板管孔和管子之间的泄漏流路；流路B－－错流流路；流路C－－管束外围和壳内壁之间的旁流流路；流路E－－折流板与壳内壁之间的泄漏流路；流路F－－管程分程隔板处的中间穿流流路。流路名称流股分率（FlowFraction）说明B错流>0.6（湍流，Re>300）>0.4（层流，Re>300）B流路对传热有利，其值应尽量大。CF旁流0.1C，F值最好

7、不超过0.1，为满足这一条件，可使用密封装置。对浮头式或小壳径壳体的换热器，如果C值较大，应使用密封装置。对U型管或管程数较多的换热器，通常F值会较大，应考虑在管程分程隔板处使用密封装置（如密封垫或密封杆）或改变管子排列方式和折流板圆缺位置。A泄漏流0.15应尽量减少泄漏，但当污垢系数超过0.0008m2h°C/kcal时，由于污垢可能会将管子和折流板管孔之间的间隙堵塞，因此，A值较大也无妨，但此时对壳侧压力损失应留有余量，最好计算一下。一但间隙被堵塞，壳侧压降为多大。E泄漏流0.05E值会造成温度剖面的变形，如果E值大于0.15，可

8、使用双圆缺折流板。应最大限度地加大B－stream（错流），减少泄漏流。17设计实例下面通过一个实例来详细说明如何运用HTRI进行设计计算（软件版本为HTRIXchangerSuite5.0）。一、设计任务和设计条件某生