HTRI管壳式换热器设计基础教程

【Xist】设计你的第一个管壳式换热器_04.7防冲设施的设置1.点击左边目录栏的“Nozzle”标签下的“Impingement”标签，进入换热器防冲设施的设置。

2.1 Impingement type –防冲设施型式，包括1Rods防冲杆，国外较普遍，实际对防止流体诱导振动效果比较好，建议多采用；2Circular plate，圆盘型，应用普遍；3Rectangular plate –矩形板，较少用。

本帖隐藏的内容2.2 Rho-V2 for impingement –防冲设施的冲量值，输入此值，超过此数值程序就自动设置一块圆形防冲板。

2.3 Plate/nozzle diameter –圆盘形防冲板相对管口直径的比值，大于1的值，这样才不会使进口流体直接冲刷管束。

2.4 Plate thickness –防冲板厚度，默认为9.525mm。

2.5 Device height above tubes –定义防冲板底部距离第一排管子的高度。

2.6 Plate length–矩形防冲板长度2.7 Plate width –矩形防冲板宽度2.8 Use tube positions to place rods –简单的理解就是提供了设置防冲杆设置的位置选项，默认No，为单独空间设置防冲杆；Yes即替换现有布管的前几排给防冲杆。

2.9 Row of rods –防冲杆排数，默认为2排。

2.10 Rod diameter - 防冲杆直径，默认为与换热管直径相同。

2.11 Rod layout angle –防冲杆布管角度，定义同换热管布管角度。

默认为30度。

2.12 Rod pitch - 防冲杆布管间距，定义同换热管间距。

2.13 Rods on centerline –防冲杆中心在管口中心线下。

2.14 Cover all tubes with rods –防冲杆布置覆盖第一排管，默认为No。

2.15 Rod row width/nozzle diameter –防冲杆布置区宽度与管口直径的比值。

HTRI Exchanger 使用手册一、换热器的基础设计知识1.1 换热器的分类1．按作用原理和实现传热的方式分类(1)混合式换热器；(2)蓄热式换热器；（3）间壁式换热器其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、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、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2．按换热器服务类型分类：(1)交换器(Exchanger): 在两侧流体间传递热量。

(2)冷却器(Chiller)：用制冷剂冷却流体。

制冷剂有氨(Ammonia)、乙烯、丙烯、冷却水(Chilled water)或盐水(brine)。

(3)冷凝器(Condenser)：在此单元中，制程蒸汽被全部或部分的转化成液体。

(4)冷却器(Cooler)：用水或空气冷却，不发生相变化及热的再利用。

(5)加热器(Heater)：增加热函，通常没有相变化，用如Dowtherm或热油作为热媒加热流体。

(6)过热器(Superheater)：高于蒸汽的饱和蒸汽压进行加热。

(7)再沸器(Reboiler)：提供蒸馏潜热至分流塔的底部。

(8)蒸汽发生器(Steam generator)（废热锅炉(waste heat boiler)）：用产生的蒸汽带走热流体中的热量。

通常为满足制程需要后多余的热量。

(9)蒸馏器(Vaporizer)：是一种将液体转化为蒸汽的交换器，通常限于除水以外的液体。

(10)脱水器(Evaporator)：将水蒸气浓缩为水溶液通过蒸发部分水分以浓缩水溶液。

1.2换热器类型管壳式换热器(Shell and Tube Exchanger)：主要应用的有浮头式和固定管板式两种。

－应用：工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式：a)壳体和管子的温度差超过30度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超过110度；b)容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质。

HTRI管壳式换热器设计基础教程（内部交流）唐海东,徐晓鹤，张婕，陈卫航郑州大学化工与能源学院2011年11月HTRI简介美国传热研究协会（Heat Transfer Research Institute）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。

HTRI Xchanger Suite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。

一、换热器的基础设计知识1. 换热器的分类按作用原理和实现传热的方式可分三大类：即混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器，其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、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、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2.换热器设计标准：中国：GB 151 《管壳式换热器》美国：TEMATEMA—Tubular Exchanger Manufacturers Association (管式交换器制造商协会），TEMA标准就是该协会下属的技术委员会编制的一本关于列管式换热器设计、制造和检验的标准，是目前世界上使用最广泛的列管式换热器标准。

刮板蒸发器概述刮板蒸发器，它是一种适应性很强的新型蒸发器，例如对高粘度、热敏性和易结晶、结垢的物料都适用。

它主要由加热夹套和刮板组成，夹套内通加热蒸汽，刮板装在可旋转的轴上，刮板和加热夹套内壁保持很小间隙，通常为0.5～1.5 mm。

料液经预热后由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力和旋转刮板的作用下，分布在内壁形成下旋薄膜，并在下降过程中不断被蒸发浓缩，完成液由底部排出，二次蒸汽由顶部逸出。

在某些场合下，这种蒸发器可将溶液蒸干，在底部直接得到固体产品。

刮板蒸发器工作原理：：刮板蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套，其内装有可旋转的叶片即刮板。

刮板有固定式和转子式两种，前者与壳体内壁的间隙为0.5～1.5mm，后者与器壁的间隙随转子的转数而变。

料液由刮板蒸发器上部沿切线方向加入（亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的）。

由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用，溶液在器内壁形成下旋的薄膜，并在此过程中被蒸发浓缩，完成液在底部排出。

这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器。

刮板蒸发器使用特点：1．刮板蒸发器效率高，能力大，对水和有机溶剂等溶液的蒸发量100—300Kg/h·m²。

2．刮板蒸发器被处理物料在蒸发面停留时间短，约±10秒左右，不结焦，不结垢。

3．刮板蒸发器可以实现真空条件下低温蒸发。

4．刮板蒸发器适宜于连续性生产，操作弹性大，结构简单，便于维修，可实行自控。

5．刮板蒸发器改变刮板外侧的沟槽倾斜角度，可调节物料在蒸发器内停留的时间，以适应不同粘度物料蒸发的需要。

6．刮板蒸发器凡接触料液的部分和设备，均采用不锈钢，从而保持了料液不被污染。

7．刮板蒸发器顶部装有快开盖板，便于对加热管的刷洗。

顶部两侧装有灯孔、视镜，便于操作中的观察。

刮板蒸发器应用范围：刮板蒸发器广泛应用于石油、化工、医药等行业，特别适用于高粘度（如栲胶、蜂蜜等）和易结晶、结垢、热敏性的物料。

HTRI管壳式换热器设计基础教程郑州大学化工与能源学院2011年11月HTRI简介美国传热研究协会（Heat Transfer Research Institute）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。

HTRI Xchanger Suite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。

一、换热器的基础设计知识1. 换热器的分类按作用原理和实现传热的方式可分三大类：即混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器，其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、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、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2.换热器设计标准：中国：GB 151 《管壳式换热器》美国：TEMATEMA—Tubular Exchanger Manufacturers Association (管式交换器制造商协会），TEMA标准就是该协会下属的技术委员会编制的一本关于列管式换热器设计、制造和检验的标准，是目前世界上使用最广泛的列管式换热器标准。

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HTRI Xchanger Suiter 7.1，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<Edit…>来自定义。

(1) 如何自定义单位制，进入<Edit…>，选择<Modify…>设置自定义单位制的名称“My Units”;选择参照单位制（Reference set Nam e），程序默认有三套单位制1US美制，2SI国际标准值，3MKH公制。

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“My Units”。

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） “Hot Fluid Properties”、“Cold Fluid Properties”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。

利用HTRI进行管壳式换热器的设计发布时间：2021-07-05T02:51:01.218Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：王建航[导读] 常用的管壳式换热器主要有固定管板式，浮头式及U型管式。

一般优先选用固定板式换热器。

对壳体和管子温差超过30°C或冷热流体进口温差超过110°C的情况应考虑选用浮头式换热器。

对于高温高压流体应考虑选用U型管换热器。

空气产品（山东）工程设计有限公司山东省淄博市 255000摘要：管壳式换热器作为重要的换热设备，在石油石化行业应用广泛。

本文阐述了如何借助HTRI进行管壳式换热器的设计，以及在设计过程中需要注意的问题，从而设计出经济实用的换热器。

关键词：管壳式换热器；HTRI管壳式换热器又称列管式换热器，因其制造容易，生产成本低，适应性强，处理量大，工作可靠，维护方便，在石油，化工，能源等行业的应用中处于主导地位。

【1】相比于其他型式的换热器，其理论研究，设计技术及标准化和规范化也是最完善的。

【2】随着计算机技术的发展，专门的换热器计算软件HTRI，HTFS已经成为换热器计算的主要手段，并很好的符合实际的生产工况。

本文主要叙述如何利用HTRI进行管壳式换热器的设计。

1 设计前应确定的条件1.1明确两股流体的工艺参数及要求初步确定换热器的形式。

常用的管壳式换热器主要有固定管板式，浮头式及U型管式。

一般优先选用固定板式换热器。

对壳体和管子温差超过30°C或冷热流体进口温差超过110°C的情况应考虑选用浮头式换热器。

对于高温高压流体应考虑选用U型管换热器。

1.2根据两股流体的物性确定冷热流体的流程。

1/易结垢的物料应走容易清洗的一侧；2/有毒，有腐蚀性或高压的物料应走管程；3/通常蒸汽为便于排凝，一般通入壳程；4/高粘度流体或在管程为层流的流体，可考虑其走壳程。

因为壳程中的挡板有利于流体达到湍流，提高换热系数；1.3根据流体物性确定合适的污垢系数流体的结垢会严重影响换热器的换热效果。

HTRI管壳式换热器设计基础教程郑州大学化工与能源学院2011年11月HTRI简介美国传热研究协会（Heat Transfer Research Institute）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。

HTRI Xchanger Suite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。

一、换热器的基础设计知识1. 换热器的分类按作用原理和实现传热的方式可分三大类：即混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器，其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、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、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2.换热器设计标准：中国：GB 151 《管壳式换热器》美国：TEMATEMA—Tubular Exchanger Manufacturers Association (管式交换器制造商协会），TEMA标准就是该协会下属的技术委员会编制的一本关于列管式换热器设计、制造和检验的标准，是目前世界上使用最广泛的列管式换热器标准。

HTRI Exchanger 使用手册一、换热器的基础设计知识1.1 换热器的分类1．按作用原理和实现传热的方式分类(1)混合式换热器；(2)蓄热式换热器；（3）间壁式换热器其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：(1)管壳式：固定管板式、浮头式、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、喷淋管式、箱管式(4)液膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他型式：板壳式、热管2．按换热器服务类型分类：(1)交换器(Exchanger): 在两侧流体间传递热量。

(2)冷却器(Chiller)：用制冷剂冷却流体。

制冷剂有氨(Ammonia)、乙烯、丙烯、冷却水(Chilled water)或盐水(brine)。

(3)冷凝器(Condenser)：在此单元中，制程蒸汽被全部或部分的转化成液体。

(4)冷却器(Cooler)：用水或空气冷却，不发生相变化及热的再利用。

(5)加热器(Heater)：增加热函，通常没有相变化，用如Dowtherm或热油作为热媒加热流体。

(6)过热器(Superheater)：高于蒸汽的饱和蒸汽压进行加热。

(7)再沸器(Reboiler)：提供蒸馏潜热至分流塔的底部。

(8)蒸汽发生器(Steam generator)（废热锅炉(waste heat boiler)）：用产生的蒸汽带走热流体中的热量。

通常为满足制程需要后多余的热量。

(9)蒸馏器(Vaporizer)：是一种将液体转化为蒸汽的交换器，通常限于除水以外的液体。

(10)脱水器(Evaporator)：将水蒸气浓缩为水溶液通过蒸发部分水分以浓缩水溶液。

1.2换热器类型管壳式换热器(Shell and Tube Exchanger)：主要应用的有浮头式和固定管板式两种。

－应用：工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式：a)壳体和管子的温度差超过30度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超过110度；b)容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质。

完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解XXX HTRI Shell and XXX XXXXXX School of Chemical Engineering and EnergyNovember 2011XXX HTRIThe Heat Transfer Research Institute (HTRI) is a US-based XXX efficient。

reliable。

and low-cost heat XXX design and accounting。

which includes the following components:HTRI.Xist XXX fully incremental program。

Xist includes HTRI's latest point-by-point XXX。

boiling。

single-phase heat transfer。

and pressure drop。

This method is based on a wide range of shell-side and tube-side n。

boiling。

and single-phase heat transfer test data.HTRI.Xphe can design。

account for。

and XXX-based port XXX the flow rate into each plate channel.HTRI.Xace are can design。

account for。

and simulate the performance of air coolers and XXX It can also simulate the performance of air coolers when a unit is shut down。

This are uses HTRI's latest point-by-point XXX.XXX cylindrical and box-type n chambers。

HTRI管壳式换热器设计教程一、教学内容本节课的教学内容来自于HTRI管壳式换热器设计教程，主要涉及第五章“换热器的设计与计算”。

具体内容包括：换热器的基本概念、换热器的类型及特点、换热器的设计步骤、换热器的计算方法等。

二、教学目标1. 使学生了解换热器的基本概念和类型，理解换热器的工作原理。

2. 培养学生掌握换热器设计的基本步骤，提高学生解决实际问题的能力。

3. 帮助学生学会换热器计算的方法，培养学生运用理论知识分析问题的能力。

三、教学难点与重点1. 换热器的基本概念和类型。

2. 换热器的设计步骤。

3. 换热器计算的方法。

四、教具与学具准备1. PPT课件。

2. 换热器相关图纸。

3. 换热器计算软件。

五、教学过程1. 实践情景引入：以某工厂的换热器为例，介绍换热器在实际生产中的应用，引发学生对换热器的兴趣。

2. 知识讲解：通过PPT课件，详细讲解换热器的基本概念、类型及特点。

3. 例题讲解：选用典型例题，讲解换热器的设计步骤和计算方法。

4. 随堂练习：让学生运用所学知识，完成换热器设计的相关练习题。

5. 软件演示：利用换热器计算软件，让学生亲自操作，加深对换热器计算方法的理解。

6. 课堂讨论：分组讨论换热器在实际应用中可能遇到的问题，培养学生解决问题的能力。

六、板书设计板书设计如下：换热器设计教程1. 换热器的基本概念（1）定义（2）分类2. 换热器的类型及特点（1）管壳式换热器（2）板式换热器（3）其他类型换热器3. 换热器的设计步骤（1）确定换热器类型（2）选择换热器材料（3）计算换热面积（4）确定换热器结构尺寸（5）验算换热器性能4. 换热器计算的方法（1）单一传热过程计算（2）多传热过程计算七、作业设计1. 作业题目：（1）请简述换热器的基本概念和类型。

（2）请列出换热器设计的基本步骤。

换热器类型：管壳式换热器传热系数：k=100 W/m²·K热流量：Q=2000 kW温差：Δt=50°C2. 答案：（1）换热器是一种用于在两种不同流体之间传递热量的设备。

HTRI设计实例-最实用的初学者入门教材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。