常用计算软件 (换热器)

化⼯软件介绍换热器：ＨＴＲＩ和ＨＴＦＳ都是国际著名的换热器⼯艺计算软件，你需要了解其意思⽅可⽤于实际1. ASPEN2. PROII3. CHEMCAD4. HYSYS5. ECSS所列软件中，1,2,4是⼯程公司常⽤软件，3,5⼀般在国内⾼校⽤⽤，不适合⼯程设计，⾄于1,2,4哪个更好，其实还要看具体的⼯艺过程，⽐如HYSYS，在油⽓⼯程领域就有着极⾼的精度和准确性，HYSYS仅仅是⽯化中使⽤较多，HYSYS买给Honeywell已经改名叫UniSim了ASPEN是设计院使⽤更为合适⼀些，但价格昂贵，不过可以计算固体、燃烧等模块是HYSYS，PRO/II不能⽐拟的，⽐较全⾯，但界⾯⽐较凌乱。

你要模拟个氮肥装置，恐怕还是aspen的好，单体设备的校核型核算，PRO2⼜是个最简单最合适的选择，PR⽅程精度较⾼（其实也就是HYSYS主推的），PRO/II价格便宜,简单多了.搞天然⽓开采的可能只能选HYSYS，但ASPEN并不是不好啊.⾄于CHEMCAD、和青岛ECSS等软件，实际⼯程中均使⽤不⼤，ASPEN把HYSYS的公司也收购了。

实际上最终就是ASPEN和PRO/II谁能当⽼⼤。

难受的是，这些均为国外软件，青岛ECSS软件是中国国产的唯⼀⼀套，使⽤起来⼜⽆法同国外相⽐。

惨！常⽤的⼯艺计算软件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，**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。

换热器设计指南总那么目的为标准本企业工艺设计人员设计管壳式换热器及校核管壳式换热器而编制。

范围本规定规定了管壳式换热器的选型、设计、校核及资料选择。

本规定合用于本企业所有的管壳式换热器。

标准性引用文件以下文件中的条款经过本规定的引用而成为本规定的条款，凡注日期的应用文件，其随后所有的改正单或改正版均不合用本规定。

凡不注日期或改正号〔版次〕的引用文件，其最新版本合用于本规定。

GB150-1999钢制压力容器GB151-1999管壳式换热器HTRI设计手册Shell&tubeheatexchangers——JGC石油化工设计手册第3卷——化学工业第一版社〔2002〕换热器设计手册——中国石化第一版社〔2004〕换热器设计手册——化学工业第一版社〔2002〕ShellandTubeHeatExchangersTechnicalSpecification——SHESLL(2004)SHELLANDTUBEHEATEXCHANGERS——BP(1997)Shell andTubeExchangerDesignandSelection——CHEVRONCOP.(1989)HEATEXCHANGERS——FLUORDANIEL(1994) ShellandTubeHeatExchangers ——TOTAL〔2002〕管壳式换热器工程规定——SEI〔2005〕设计根基传热过程名词定义无相变过程加热：用工艺流体或其余热流体加热另一工艺流体的过程。

冷却：用工艺流体、冷却水或空气等冷剂冷却另一工艺流体的过程。

换热：用工艺流体加热或冷却此外一股工艺流体的过程。

沸腾过程在传热过程中存在着相的变化—液体加热沸腾后一局部变成汽相。

此时除显热传达外，还有潜热的传达。

池沸过程：用工艺流体、水蒸汽或其余热流体加热汽化大容积设备中的工艺流体过程。

流动沸腾：用工艺流体、水蒸汽或其余热流体加热汽化狭小流道中的工艺流体过程。

冷凝过程局部或所有流体被冷凝为液相,热流体的显热和潜热被冷流体带走，这一相变过程叫冷凝过程。

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。

ASPEN PLUS软件在管壳式换热器设计中的应用摘要：文章介绍了ASPEN PLUS软件在管壳式换热器设计中的应用。

通过与必要的手工计算相结合,便捷高效地设计出符合中国相关标准管壳式换热器的步骤和方法。

并以一个实例来演示所提方法的简单性和有效性,所得的换热面积相比节省了 66. 7%。

关键词：换热器设计 ASPEN PLUS引言ASPEN PLUS软件是一款功能强大的化工软件、动态模拟及各类计算的软件，它几乎能满足大多数化工设计及计算的要求，其计算结果得到许多同行的认可，该软件也和其他软件一样在不断的升级。

换热器是一种实现物料之间热量传递的设备,广泛应用于化工、冶金、电力、食品等行业。

在化工装置中换热设备占设备数量的40%左右,占总投资的 35% ~46%。

目前,在换热设备中,使用量最大的是管壳式换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中占有绝对优势。

换热器的设计主要包括传热和阻力计算两个方面。

由于换热器的设计方法比较烦杂,且需要迭代计算,故借助于日益普及的计算机软件进行优化设计则可以极大地提高工作效率。

目前,工程上已大量使用商业软件进行换热器的计算。

最著名的专业换热器计算软件主要有成立于 1962 年的美国传热研究公司 ( HTRI)开发的 XchangerSuite 软件;成立于 1967 年的英国传热及流体服务（HTFS)开发的 HTFS 系列软件和 B-JAC 软件。

为了便于组织工业生产,换热器的设计要尽可能符合相关的行业标准。

对于管壳式换热器,国外主要标准有TEMA(TubularExchangersManu-facturersAssociation)和 ASME (American SocietyofMechanical Engineers);国内主要标准有国标 GB151-1999(管壳式换热器标准),行业标准 JB/T 4715-92(固定管板式换热器形式与基本参数)和 HG 21503-92(钢制固定式薄管板换热器)。

第1章换热器设计软件介绍与入门孙兰义2014-11-2主要内容1 ASPEN EDR软件1.1 Aspen EDR简介1.2 Aspen EDR图形界面1.3 Aspen EDR功能特点1.4 Aspen EDR主要输入页面1.5 Aspen EDR简单示例应用2 HTRI软件2.1 HTRI简介2.2 HTRI图形界面2.3 HTRI功能特点2.4 HTRI主要输入页面2.5 HTRI简单示例应用Aspen Exchanger Design and Rating（Aspen EDR）是美国AspenTech 公司推出的一款传热计算工程软件套件，包含在AspenONE产品之中。

Aspen EDR能够为用户用户提供较优的换热器设计方案，AspenTech 将工艺流程模拟软件和综合工具进行整合，最大限度地保证了数据的一致性，提高了计算结果的可信度，有效地减少了错误操作。

Aspen7.0以后的版本已经实现了Aspen Plus、Aspen HYSYS和Aspen EDR的对接，即Aspen Plus可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成转入换热器的设计计算，使Aspen Plus、Aspen HYSYS流程计算与换热器详细设计一体化，不必单独地将Aspen Plus计算的数据导出再导入给换热器计算软件，用户可以很方便地进行数据传递并对换热器详细尺寸在流程中带来的影响进行分析。

Aspen EDR的主要设计程序有：①Aspen Shell & Tube Exchanger：能够设计、校核和模拟管壳式换热器的传热过程②Aspen Shell & Tube Mechanical：能够为管壳式换热器和基础压力容器提供完整的机械设计和校核③HTFS Research Network：用于在线访问HTFS的设计报告、研究报告、用户手册和数据库④Aspen Air Cooled Exchanger ：能够设计、校核和模拟空气冷却器⑤Aspen Fired Heater：能够模拟和校核包括辐射和对流的完整加热系统，排除操作故障，最大限度的提高效率或者找出潜在的炉管烧毁或过度焦化⑥Aspen Plate Exchanger ：能够设计、校核和模拟板式换热器；⑦Aspen Plate Fin Exchanger：能够设计、校核和模拟多股流板翅式换热器Aspen Shell & Tube Exchanger用于管壳式换热器的详细模拟和优化设计，是新一代传热动力学模拟、设计软件。

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。

首先确定壳体内径，然后确定换热管的长度，再核实其他的结构参数，按<验证>来计算该换热器的传热及流阻性能情况。

换热器大师安装及使用教程安装教程使用教程2013年版本。

最易使用的列管式换热器工艺计算软件。

自动计算，实时响应，输入灵活，智能纠错，报表精美。

千般好处，不胜列举。

请你下载测试版软件包，亲身体验它的功能。

你可以先从“文件|打开”菜单上打开系统自带的例子，立刻领略软件的风光。

这几个例子都是正式用户计算的实例。

（1）自动计算。

自动分析用户输入的条件和数据，一旦计条件充分，自动计算出未知量。

此项功能使用户避免了冗余数据输入，遗憾的是，数万美元的进口、软件却充斥着冗余数据输入。

比如，热量Q、流量W、比热Cp、进出口温度T1、T2，本来只要输入4个，另外一个随之确定，冷热流股，也因温度的输入而确定。

但这些“著名”引进软件不仅不加阻止用户输入另一数据，还要用户指明那个流股是冷流股，那个流股是热流股。

（2）实时响应。

数据输入过程中计算自动进行，随时计算部分可能的结果并显示出来。

这对用户数据输入过程中避免错误输入极有帮助，因为它可以随时根据计算结果判断输入的正确性。

而其它软件的数据是一次输完，然后计算，出现问题再逐个检查输入数据。

这种计算模式今天绝大多数软件仍然心安理得地在使用，但是早已被Them开发者抛弃。

（3）输入灵活。

数据输入没有顺序要求，要求输入的数据不完全固定。

输入顺序没有限制。

由于“智能计算”和“实时响应”，未知数据在已知条件足够时立即自动计算出来并显示再屏幕上。

（4）智能纠错。

（5）数据集中。

所有的输入数据和计算结果都显示在一个屏幕窗口上。

这也和其它换热器软件有别。

如果用户使用过某几个国外著名换热器软件，一定感触颇深。

（6）报表精美。

自动生成Excel报表。

（7）符合国家标准。

Them设计出来的换热器自动套用到符合国家标准上，壳径、排管数等设备数据根本不需要修改。

Aspen Plate Fin Exchanger 板翅式换热器软件介绍设计，校核，模拟-板翅式换热器 Aspen Plate Fin Exchanger 软件属于换热器软件套件 Aspen Exchanger Design & Rating （EDR）的一个子软件，专门用于板翅式换热器的设计，校核与模拟。

处理的板翅式换热器可以满 足多种现代工业气体过程的可盈利运营，同时还可以处理大型的 LNG 生产设计。

Aspen Plate Fin Exchanger 是 Aspen Tech 旗下 aspenONE Process Engineering 应用套件的核 心组件之一。

*从 aspenONE V8 之后，MUSE 产品将会完全被 Aspen Plate Fin Exchanger 替代。

软件主要优点如下： 基于强大的理论基础： 基于强大的理论基础：软件的核心模块和计算式都是基于拥有超过 35 年经验的 HTFS（英国传热 与流体协会）的实验研究成果，确保用户进行最为准确和可靠的设计； 物性数据计算： 物性数据计算：用户可以使用 B-JAC，COMThermol 和 Aspen Properties 三种物性数据库。

提供 超过 15000 种组分和 30 多种气液平衡计算方法，可处理单相或两相的计算； 一致的用户界面：继承了 MUSE 的计算引擎同时采用了 EDR 产品友好、方便、统一的界面； 一致的用户界面 导入数据： 从 HYSYS 导入数据：支持将 HYSYS 流程中的换热器流股和物性直接导入； 先进计算方法：为整体换热器、分布器、管口和封头进行准确的压降计算；支持设计、校核、 先进计算方法 stream by stream 和 layer by layer 模拟计算； 其它功能包括： 支持 SI, US 和 Metric 三种标准单位制和用户自定义单位制；支持最多 20 个流股；支持顺流，逆流 计算；处理复杂的进出口几何尺寸；支持平管、锯齿、波纹和穿孔翅片计算；对两相流体进行适当 的处理；根据用户输入数据生成换热器结构图；在 V8 版本中，将支持同 HYSYS 软件的集成。

HTRI设计实例-最实用的初学者入门教材目录第1章前言........ 错误!未定义书签。

课题研究背景及意义............................. 错误!未定义书签。

换热器简介..................................... 错误!未定义书签。

换热器分类.................................. 错误!未定义书签。

管壳式换热器的结构和使用特点................ 错误!未定义书签。

第2章冷凝器设计 ..... 错误!未定义书签。

冷凝器选型..................................... 错误!未定义书签。

饱和蒸汽冷凝................................ 错误!未定义书签。

含不凝气的冷凝冷却过程...................... 错误!未定义书签。

安装注意事项................................ 错误!未定义书签。

冷凝器设计依据................................. 错误!未定义书签。

管壳式冷凝器类型的选择...................... 错误!未定义书签。

换热器合理压降的选择........................ 错误!未定义书签。

工艺条件经验温度的选择...................... 错误!未定义书签。

管长........................................ 错误!未定义书签。

管径与管壁.................................. 错误!未定义书签。

折流板圆缺高度.............................. 错误!未定义书签。

折流板间距.................................. 错误!未定义书签。

第六章传热1、给热系数：α（水平）=0.725×（ρ2gλ3r/dΔtμ)1/4式中d为圆管外径α（垂直）=1.13×（ρ2grλ3/μLΔt)1/4应用上式除汽化潜热r取冷凝温度t s外，其他各物性按规定取t s和t w 的算术平均值。

（例题6-4 PAGE194）2、水平管束外的冷凝给热系数α=0.725×（ρ2gλ3r/n2/3dΔtμ)1/43、过热蒸汽的冷凝热r’=r+c p(T V-T S)C p为过热蒸汽的比热容，T V为过热蒸汽的温度。

6.5热辐射1、吸收率等于1的物体称为黑体，黑体的辐射能力，即单位时间单位黑体表面向外界辐射的总能量E b=ζ0T4E b----W/m2ζ0----黑体辐射常数为5.67×10-8W/(m2K4)2、实际物体的辐射，通常将实体物体与同温度的黑体的辐射能力的比值称为该物体的黑度ε，ε=E/E b，其值恒小于1。

各物体不同温度下的黑体可由表格中查询。

3、灰体：（把实际物体当成是）对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体。

同一灰体的黑度与其吸收率a在数值上必然相等ε=a此式称为克希荷夫定律。

证明过程：假定有2个平行的板,板1是黑体,板2是任意物体（灰体）,板2辐射热收入和支出的差额是q=E-aE b,E是板2辐射出去热量,a 是板2的吸收率,当两个板子温度相等到热平衡时,q=E-aE b=0,导出a=E/E b,这个表达式和物体发射率的表达式是一样的.把这个关系延伸下就是对于灰体来说其一定温度下的吸收比恒等于发射率. 即ε=a。

4、黑体间的辐射传热和角系数两黑体间的热流量为Q12=Q1→2—Q2→1由蓝贝特定律Q1→2=(E b1/π)∫A1∫A2COSα1COSα2(1/r2)dA1dA2简化得Q1→2=A1E b1ψ12式中ψ12为黑体1对黑体2的角系数ψ12=（1/πA1）∫A1∫A2COSα1COSα2(1/r2)dA1dA2同理Q2→1=A2E b2ψ21ψ21=（1/πA2）∫A2∫A1COSα2COSα1(1/r2)dA2dA1于是又A1ψ12=A2ψ21于是Q12=Q1→2—Q2→1=A1E b1ψ12—A2E b2ψ21=A1ψ12（E b1—E b2）工程上为方便起见，通常把角系数绘成图，可从图中查询。

1 27.5591 19.685 14.4199 1.37 92.845 58.12 12.997 4.33 .8268 2554 150 1 1 35886 Failed换热器核算的主要步骤：1．首先建立流程模型。

2点击工具栏上的“物性physical properties”弹出物性窗口，然后进行设置Properties——Pro-Sets在工作区新建HXDESIGN（表示计算换热），在“Physical properties”中添加一下物性：MASSVFRA（Mass vapor fraction for a mixture混合物的气相分率）无单位MASSFLMX 质量流率单位kg/secHMX 焓J/kgRHOMX密度kg/cumCPMX定压比热容J/kg.KPCMX压力N/sqmMUMX粘度N-sec/sqmKMX电导率Watt/m-KSIGMAMX表面张力N/mMWMX分子量无单位在“Qualifiers”的Phase行中添加Total、Vapor、Liquid3关闭物性窗口，然后选择要核算的换热器（以E-402为例），双击该换热器弹出关于E-402的窗口Blocks——E-402——Hot Hcurves(热曲线)在工作区内双击“Object manager”中的Name或Status。

弹出新的工作区。

在“setup”中的“Independent variable”中选择“Heat duty”，在“Range for heat duty”中选择“Number of data point”，填10或20。

（若物流没相变是填10，有相变是填20）在“Additional Properties”中添加HXDESIGN(即刚才新建的)同理对Blocks——E-402——Cold Hcurves(冷曲线)也是这样处理。

关闭该换热器窗口。

4点击“运行”。

此时，ASPEN在Calculating（计算），在右下角的状态栏中有显示，直至显示为“Results available”另存为英文名字。