管壳式换热器工艺计算软件(THecal Ver 1.3)

管壳式换热器设计及软件开发本文主要介绍管壳式换热器设计及软件开发的相关知识。

对管壳式换热器的基本概念、特点及用途进行简要阐述；详细介绍了管壳式换热器的设计要点和计算方法；探讨了管壳式换热器软件开发的流程和模块功能。

关键词：管壳式换热器、设计、软件开发、计算方法、流程管壳式换热器是一种广泛应用于化工、石油、能源等领域的传热设备，其作用是将热量从一种介质传递到另一种介质。

这种换热器的特点是结构紧凑、传热效率高、适用范围广等，因此备受。

本文将介绍管壳式换热器的设计及软件开发，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

管壳式换热器的设计是整个换热器的核心部分。

在设计过程中，需要考虑传热面积、材料选择、结构设计、防腐蚀措施等多种因素。

同时，还需要根据不同的工艺条件和实际需求进行优化，以获得最佳的传热效果和经济效益。

具体来说，管壳式换热器设计的要点包括以下几个方面：工艺计算：根据实际工艺条件，进行传热面积、流速、压力等工艺参数的计算，以确定换热器的规格和型号。

材料选择：根据实际需求和使用环境，选择合适的材料，以保证换热器的耐腐蚀、耐高温、耐高压等特性。

结构设计：根据实际工艺条件和材料特性，设计换热器的结构，以获得最佳的传热效果和机械强度。

防腐蚀措施：针对不同的工艺条件和使用环境，采取相应的防腐蚀措施，以保证换热器的使用寿命。

在管壳式换热器的软件开发方面，需要结合实际需求进行流程设计和模块开发。

一般来说，管壳式换热器软件开发的流程包括以下几个步骤：需求分析：根据实际需求，明确软件的功能和性能要求，以及用户界面设计等。

数据输入：根据需求分析结果，设计数据输入界面，以方便用户输入相关工艺参数和技术要求。

计算及优化：利用相关算法和模型，对输入数据进行计算和优化，以获得最佳的换热器设计方案。

结果输出：将计算和优化结果以图表或报告的形式输出，以便用户进行评估和选择。

用户反馈及维护：根据用户反馈，不断完善软件功能和性能，确保软件的稳定性和可靠性。

化工工艺设计涉及计算的软件介绍化工工艺设计涉及大量的计算，主要的有工艺流程的模拟，管道水力学计算，公用工程管网计算，换热器设计计算，容器尺寸计算，转动设备的计算和选型，安全阀泄放量和所需口径的计算，火炬泄放系统，控制阀Cv计算和选型，等等。

这些计算过程通常都有专用的商业软件或者是工程公司自行开发的软件或者计算表格。

大的设计公司通常也会指定公司用于以上设计过程的软件或经过确认的表格。

下面就我的经验来看看常用的一些软件。

1. 工艺流程模拟：ASPEN PlusPro IIHYSYS2. 管道水力学计算：通常是工程公司自备的EXCEL表格，没必要使用专用软件。

当然，也可以自己编制，一般来说使用CRANE手册提供的公式就足够了。

两相流的水力学计算相当复杂，自己编制费力不讨好，用公司内部经过验证的表格就可以了。

3. 公用工程管网计算我用过Pipe 2000，肯塔基大学教授的出品，包括Gas 2000, Water 2000, Steam 2000等一系列。

Pipenet也是不错的选择。

有人用SimSCI的InPlant。

没用过，有用过的朋友可以介绍一下。

4. 换热器设计计算HTRIHTFS这两个软件都可以。

常见的介质用HTRI更好，因为它的物性数据是经过实验得到的。

HTFS使用了ASPEN或HYSYS的物性数据，很多都是计算得到的，所以精度可能稍差。

5. 压力容器尺寸计算（长度与内径）工程公司往往使用自制的EXCEL表格来计算容器尺寸。

内构件一般要提交供货商来设计。

计算容器尺寸首先要确定容器的用途：气液分离，液液分离，还是气液液三相分离。

然后要确定容器是卧式还是立式。

最后要根据物料属性，考虑是否使用Wire Mesh或其他内构件来除去微小雾滴。

以上三项是影响计算的主要因素。

6. 塔设备计算塔设备的计算和内构件的计算通常要由主要的供货商来进行。

软件比如说Koch-Glitsch的KG-T ower和Sulzer 的SULCOL。

原始数据G2m^3/d600进口水温度t2'℃95出口水温t2"℃75油水混合进口温度t1'℃20油水混合出口温度t1"℃45壳体内径Ds m1管子外径do m0.025管子内径di m0.017管子长度l m5定性温度和物性参数计算水定性温度t2(t2'+t2")/2℃85ρ968.55λ0.677v 3.455E-07a0.000668Pr 2.08油水定性温度t1(t1'+t1")/2℃32.5ρ939.925λ0.3821625v 6.91718E-05Pr839.82125换热器效率90%设计传热量Q0460592.4531冷却水量G219544.23422逆流平均温差ΔTn(Δtmax-Δtmin)/(ln(Δtmax/Δtmin))℃49.11105006试选传热系数K0118初选传热面积F079.47958493总管子数Nt A/(π*d0*l)202.4957578管程换热系数管程流通面积a2(Nt/2)*(π/4)*di^20.022913365管程流速w2G2/(a2*ρ*3600)0.303073968管程雷诺数Re2ρ*w2*di/u214912.4673管程换热系数h216674.05889壳程换热系数壳程流通面积a1π/4*(Ds^2-Nt*d0^2)0.154822852壳程流速w10.036204208壳程当量直径de(Ds^2-Nt*d0^2)/(Nt*d0)0.039054765壳程雷诺数Reρ*w2*di/u24092.465489 Nu42.0365279h1728.687767水侧油污r20.00034油水混合物油污r10.00017铁管43.2传热系数K117.842643N015.63393744s0.03125Ds0.56875202湍流Nu=741.7237 200<2100层流16。

管壳式换热器热力计算软件开发及优化设计郑楠【摘要】为缩短换热器设计周期,提高设计质量,基于面向对象和模块化编程的思想,以Microsoft Visual Basic 6.0为编程语言,Microsoft Visual Foxpro为底层数据库,结合Origin数据分析制图软件,经过优化设计开发了管壳式热交换器热力计算软件.利用优化设计原理,建立了以管壳式换热器年总费用最小为目标函数的优化设计模型,并结合具体工程实例进行了优化设计,用于管壳式换热器设计效果良好.【期刊名称】《华电技术》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】5页(P8-11,14)【关键词】管壳式热交换器;程序设计;热力计算;优化设计;Origin软件【作者】郑楠【作者单位】华电漯河发电有限公司,河南漯河462300【正文语种】中文【中图分类】TK172;TP311.52换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递。

换热器是化工生产过程中实现热量交换和传递不可缺少的设备,其中管壳式换热器因其结构简单，耐高温、高压等特点成为热交换设备的主流形式。

随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多，使得换热器产品换代速度加快，对其设计制造提出了新的要求：设计周期更短，结构形式多样。

因此，如何快速、准确地掌握其设计原理，并设计热交换器就显得至关重要[1]。

热力计算是热交换器设计的基础，但换热器设计复杂、繁琐，需要进行多次计算与调整才能得到令人满意的结果，因此，开发相应的设计辅助计算软件显得非常必要。

本文用Visual Basic 6.0语言开发管壳式换热器设计，使设计过程更加简化，缩短了设计周期，提高了设计质量。

不仅节省了计算时间，而且提高了设计精度，使更快、更合理地设计、改造换热器成为可能[2]。

对于管壳式换热器，设计思路是通过初估传热面积，从而计算出热交换器各部分的工艺尺寸结构，然后通过进一步的热力计算获得传热系数和实际所需传热面积，在满足面积裕度的情况下，进行压降(阻力)校核，其基本步骤如下。

管壳式换热器工艺计算软件（THecalVer1.3）管壳式换热器工艺计算软件(THecal Ver 1.3)绿色版无需安装解压后启动 Thecal.exe该软件是通用的管式换热器的工艺设计计算软件，其结构参数是以GB151-1999为基础，同时参照了JB/T 4174-92、JB/T 4175-92。

尽管 THECAL遵守JB/T 4174-92、JB/T 4175-92 的规定，但用户可以自行修改有关的结构参数。

硬件环境：Thecal 对硬件环境没有特殊要求，建议采用486-DX66或以上的CPU。

请将显示卡的分辨率设置为800×600或以上。

软件环境：该软件运行在中文Windows 9X环境下。

推荐使用中文Windows 98。

软件安装：运行系统盘上的“..\THECAL\Setup.exe”，安装向导向到会引导用户顺利完成安装。

运行该软件后，首先进入数据输入界面，在管程与壳程这两个回路中，流量、进出口温度、及热负荷这七个数据中必须且仅须已知五个数据方可进行计算，也就是说需要有五个选择框被选中并填入合理的数据才能够进行计算。

当选择框选择不对或数据不合理，将提示错误，可以参考右上角的图形来检查出错的原因，重新确定已知数据并输入合理的数据。

输入数据后，首先按<热平衡>按钮来建立热平衡，如果输入的数据不合理，软件即发出数据错误信息，您可以留意屏幕右上角的图形来检查数据错误的原因。

正确地建立好热平衡后，即可按<计算>按钮来进入下一个界面进行计算。

该软件提供验证、设计两种计算方式，使用<设计>时，软件会自动确定管壳式换热器的壳程内径、折流板数及间距、拉杆数、换热管根数、换热管长度及管间距等，自动计算将自动确定换热器的流程数，其结构参数一般是遵循JB/T 4174-92、JB/T 4175-92的规定。

<验证>时，可以自行确定换热器的管程及壳程的所有结构参数。

论HTRI软件在管壳式换热器工艺设计与优化中的作用化工类型企业生产阶段中往往需要进行大量的热交换操作，进而在化工类企业当中有大量的热交换设备，并且通常热交换类设备能占到化工类企业设备总数的百分之三十左右。

在当代化工产业高水平发展中，也更需要换热器设备性能有所提升，因此在当代管壳类型换热器设备的制造中运用了HTRI软件，以期实现管壳类型换热器设备设计的优化。

1 管壳类型换热器设备特点分析从管壳类型换热器设备组成结构特点来看，可以将其划分浮头类型、滑动管板类型、固定管板类型、U形类型、薄管板式类型、填料函类型等种类的换热器，每种类型的换热器设备均有其性能特点，而在石油化工生产企业中，浮头类型、固定管板类型以及U型管类型的换热器设备使用较多，而这三种类型的换热器设备也有其突出特点。

（1）固定管板类型换热器设备，这种类型的管壳换热器具有结构组成简单、内部设计紧凑的特点，在运行的时候能承受较强的压力。

固定管板类型换热器设备的整体造价较低，具有良好的经济性。

同时由于这种类型换热器结构较为简单，因此其不仅清晰便捷，而且在管道出现损坏时候也容易更换。

但这种类型的换热器也有较明显的缺点，在固定管板类型换热器设备运行的时候，一旦出现管道束和管道壳体结构材料的膨胀值差异较大的时候，壳体结构和管道束当中就会产生巨大的热应力，影响固定管板类型换热器的正常运行。

而从固定管板类型换热器的适用范围来看，主要适用管程结构以及壳程结构两侧温度差较小的工作条件下，或者是要求壳程结构清洁度较高且不容易出现结垢问题工况下可以充分运用，在实际的运用中可以采用立式形式或者是卧式形式。

（2）U形管类型换热器，这种类型管壳换热器的U形管一端能充分的自由伸缩，因此也就具有了良好的补偿性。

其次，U形管类换热器设计结构较为简单，造价成本低，在运行中能承载较大压强，也更容易将管束抽出。

但U形管类型换热器在使用中也存在不足，这种类型管壳换热器虽然设计结构简单，但其内部管子排列的紧密度较差，管道长度分布也并不均匀。

2007年12月 陕　西　理　工　学　院　学　报Dec .2007第23卷第4期 Journal of Shaanxi University of Technol ogy Vol .23　No .4[文章编号]1673-2944(2007)04-0005-03管壳式换热器选型软件的开发吴　兵1,　行秋阁2,　魏晓炬3,　王　华4(1.陕西工业职业技术学院数控工程系,　陕西咸阳　712000;2.陕西鼓风机集团公司,　陕西临潼　710611;3.骊山微电子公司,　陕西临潼　710600;4.陕西华达科技有限公司,　陕西西安　710065)[摘　要]　结合换热器设计的特点,分析管壳式换热器设计选型的算法,给出软件设计的总体方案。

建立标准型号换热器的Access 数据库,以便选型程序调用,利用Excel 生成最终计算报表,利用Aut oL is p 语言实现管壳式换热器标准图形的参数化设计,并生成最终工程图,实现了管壳式换热器的设计选型。

[关　键　词]　换热器;　设计;　选型;　软件[中图分类号]　T H122;　TP311.52 [文献标识码]　A收稿日期:2007-04-04作者简介:吴兵(1976—),男,陕西省泾阳县人,陕西工业职业技术学院讲师,主要研究方向为机械CAD /CAM.换热器是能源转换和利用过程中必不可少的关键设备。

无论是从工业生产的需要,还是从能源的有效利用来说,换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。

尽管随着工业技术的发展,各种类型的换热器不断涌现,但管壳式换热器以其结构简单、牢固、操作弹性大、历史悠久、设计资料完善等特点仍被广泛应用于工业生产中。

换热器计算选型步骤往往要通过反复选型、反复计算来完成,换热器的设计周期长,计算复杂、繁琐,因此开发能够代替手工计算选型的软件十分必要[1]。

目前推出的换热器设计软件中,国际上公认的计算软件是HTFS (Heat Transfer and Fluid Fl ow Service ),国内也开发了一些计算和绘图软件。

工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications·49·第46卷第10期2020年10月在现代石油化工领域，换热器的使用十分普遍，这主要是因为换热器具有良好的换热能力，能够充分满足石油化工企业的生产要求。

在各种换热器中，管壳式换热器又是最为常用的一种，其被广泛运用到原油加热器、燃料预热器、空气冷却器等多种设备中。

管壳式换热器，功能的发挥取决于其设计工艺，不同方式设计出的换热器其性能也存在差异，这就需要对其工艺设计方法加以深入研究分析。

1 管壳式换热器概述管壳式换热器就是通过封闭壳体中管束的壁面进行换热的一种装置。

这种结构的换热器在制作与操作上都十分渐变，且多种材料都可以用于制作管壳式换热器，所以其在现代化工领域中的应用最为普遍。

从其结构形式看，管壳式换热器主要包含壳体、传热管束、管板、折流板以及管箱等。

其中换热器的壳体通常为圆筒形状，壳体内部安装并固定管束。

换热过程是依靠管束内流动的冷热流体实现。

为了进一步提升管程流体的传热系数，人们在壳体内安装上挡板，通过挡板来加快壳程流体流速并增加流体的路程，最终达到更好的换热效果。

在管束的排列上，换热器通常采用三角形或正方形的排列方式，其中三角形排列更为紧凑，而正方形排列则更容易对管束进行清理。

随着人们对管壳式换热器研究的不断深入，逐渐研发出多种类型的管壳式换热器，如固定管板式、浮头式、Ｕ 形管式等，而这三种也是目前石油化工领域应用最多的类型。

固定管板式换热器即将管束固定在管板上，管板直接焊接在壳体上。

这种换热器就是最常见的换热器类型，其结构简单且紧凑，更拥有良好的承压能力以及造价优势，同时容易进行后期养护工作。

但这种换热器也有其弊端，即一旦管束与壳体壁温或材料线胀系数出现过大差距，则壳体与管束内部将产生较大热应力，从而对换热器本身造成损害。

管壳式换热器设计计算软件管壳式换热器是一种常见的热交换器，用于在工业过程中实现热量传递。

设计一个管壳式换热器需要进行一系列的计算，以确保换热器能够满足工艺要求，并具有合适的换热效果。

为了简化这个过程，可以使用管壳式换热器设计计算软件。

下面将详细介绍这个软件的功能和计算步骤。

1.换热器类型选择：软件可以提供不同类型的管壳式换热器供用户选择，如固定管板式、浮动管板式、U型管式等。

用户可以根据具体的工艺要求选择适合的类型。

2.热工参数计算：软件可以根据用户提供的热工参数，如流体的温度、流量等数据，自动计算换热器的热传导率和传热系数。

这些参数是换热器设计和性能评估的基础。

3.结构设计：软件可以根据用户提供的设计参数，如管束长度、管板间距、管壳接头方式等，自动生成换热器的结构设计。

这些参数直接影响换热器的尺寸和重量。

4.管束优化：软件可以通过计算不同管束类型的传热性能指标，如换热面积、热损失等，为用户提供管束设计的优化方案。

用户可以根据具体的工艺要求选择最合适的管束类型。

5.材料选择：软件可以提供不同材料的换热器管束和壳体选项，并计算其耐压性能和传热性能。

用户可以根据具体的工艺要求选择最合适的材料。

以上功能只是管壳式换热器设计计算软件的一部分，不同的软件可能还具备其他附加功能，如换热器的模拟和仿真功能，用户可以在软件中进行各种操作和实验，以评估换热器不同工况下的性能。

下面将以一个具体的设计计算为例，介绍常见的管壳式换热器设计步骤：1.确定工艺要求：首先，需要明确工艺要求，包括流体的温度、流量、压力等参数。

这些参数将直接影响换热器的设计和性能。

2.确定传热参数：根据流体的温度和热传导性质，可以计算出换热器的热传导率和传热系数。

这些参数是换热器设计和性能评估的基础。

3.计算换热面积：根据传热参数和工艺要求，可以计算出所需的换热面积。

通常，换热面积与流体的温度差和流量成正比。

4.确定结构参数：根据所需的换热面积和设计要求，可以确定换热器的结构参数，如管束长度、管板间距、管壳接头方式等。