HTRI5.0中文手册

HTRI Xchanger Suite 5.0

? Tube thermal conductivity:指定管材料的热传导性。当你的管材不在IST提供的材

料库中时,就需要输入此值。

? Taper angle-锥形度:只应用在管侧逆流冷凝模拟中,设臵管子底部的锥度。这一角

度水平测量,其值范围0~75。

? Tubepass Arrangement panel:换热器管束中管程的设臵和通路的宽度设臵。在此面

板中,出现对称排列开关。

? Number of parallel passlanes:设定平行于交叉流的管通路的数量。对无折流板换热

器,这里设臵:

1. 水平壳程:垂直管通路的数量

2. 垂直壳程:平行于壳侧管入口中心线的管通路的数量。

-Baffles Geometry:指定折流板的几何形状,定义其尺寸、类型、间距和其他一些设计参

数,最重要的参数就是Baffle Spacing和Baffle Cut。除了K型壳程和X型壳程外,其余所有的壳程类型都可以使用折流板。对核算和模拟来说,你必须输入任何一个壳程交叉路数或者中心间隔;其他数据可用默认值或由IST计算。折流板类型(Type)如下: ? Single-segmental:最常用的折流板类型,能最有效的把压降转移到热交换中。 ? Double-segmental:当你利用单折流板无法满足压降限制时,就可以使用双折流板方

式。

? Segmental/NTIW:No-tubes-in-window(NTIW,弓形区不排管),即弓形缺口区(折

流板窗口区)不布管,可保证所有管子都得到全部折流板的支承,一般用在当管振动破坏需要考虑时。它具备以下特点: a 压降只有单弓形折流板的1/3左右;

b 壳程流动均匀且类似理想管束、传热系数高、不易结垢; c 窗口区压降很小、旁路及泄流量小; d

弓形缺口区不排的管子大约15%~25% ,可采用较小弓形缺口、提高壳程流速或适当调大壳径以便维持相同数量管子。

? None:无折流板

Cut orientation:切割定位,设臵有以下几种:

-Program sets:default。IST根据工艺条件、关口位臵等设定,Design时通常选择此项。 -Perpendicular(垂直):当壳侧是沸腾流体时,考虑水平切割(管入口在上部的垂直切割)折流板或者垂直定向;在重力控制流体的流动时,垂直切割(管入口在上部的水平切割)折流板会引起相分离。

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-Parallel(水平):如果折流板切割方向与管口中心线平行,折流板间隔的入口和出口就产生旁路,这样就降低了设备的性能。

Cut:对大多数模拟,IST会确定折流板切割方向,使得热传递和压降达到最优化,一般20%~49%壳径,20%最佳(相同膜传热系数下压降最小),切口太大会形成滞流区,切口太小压降太大。

水平切口:

(1)少于4管程的U型管换热器;

(2)壳侧是单相流体,且污垢系数不大于0.00061m2?h?℃/kcal; (3) 所有竖直安装的换热器。

竖直切口:

(1)两相流流体或“F”型换热器;

(2)除水平切口所要求的换热器外,均为竖直切口。

Crosspasses:你必须至少输入折流板数或主要的折流板间隔中的一个数值。如果你两个都输入,并且你的数值与管长不一致的话,IST就改变折流板数但保留主要的折流板间隔数值。这个数值对计算的换热量和压降都产生影响。小的折流板间隔一般会增大流速和热传递系数,但它会增大压降并会导致换热管的振动。折流板主要间距低于80%的TEMA最大间距可避免换热管振动的问题。较好的模拟点是折流板间距是壳内径的40%。

Window area:窗口区域占整个区域(total window area- area of tubes in window)的百分比。如果你:

输入这个数值→IST计算折流板切割高度;在折流板输入面板上指定折流板切割→IST忽略此区域的值;

输入的值超过最大值→IST忽略此值并设臵折流板切割的最佳值。

Spacing影响壳程物流的流向和流速,范围1/5D~1D,40~50%D最佳,最小间距为壳程内径的20%,且不要小于50mm,一般取值为壳内径的30%-45%。通常不是首选填写项,如需填写,则先参考Design mode下run出的crosspasses值填入。

折流板间距可以是不等距的,进口/出口间距大于板间间距。选中“Baffle Spacing”下的“variable”复选框,就可以在“Variable Baffle Spacing”面板中输入需要的间距。 -Clearance:所有的数据都是选填的,程序在计算后会给出默认值。这些值会影响模拟的

结果。如果管束和壳体的直径空隙大于30mm,应首先考虑使用密封条。

-Nozzles(管口面板): 在此可以定义壳侧和管侧管口的尺寸、数量、位臵和型式。尺寸要

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求:Nozzle的尺寸要小于等于50%Shell ID,通常Nozzle最小尺寸为2\。 ? Number at each position(inlet and outlet):软件默认值为1。 ? Nozzle IDs(inlet and outlet):

-如果你输入了一个允许压降的最大值,IST利用允许压降的12.5%来定义蒸气和两相管口的尺寸。每一个液相管口的尺寸定义利用了5%的允许压降;

-如果你未输入最大允许压降,IST利用允许最大流速(声速的20%)的25%来定义蒸气和两相管口的尺寸,每一个液相管口的尺寸定义利用0.5psi(3.447kPa)的压降; -在处理两相流时,要指定一个液相管出口来排出液体。

? Shellside nozzle locations(与U型管或壳侧纵向定位相关):壳侧管口位臵的默认值由

工艺条件确定。

-对水平和倾斜壳程要指定入口管的位臵:Top→默认当壳侧为单相流或冷凝流体时、Bottom→默认当壳侧为沸腾流体时、Side。壳侧为竖直时,默认入口管位臵在前封头。 -指定与入口管位臵相关的壳侧出口管位臵:有三个选择,分别是Program decides、Same side as inlet、Opposite from inlet。一般IST把水平壳侧冷凝的出口管位臵放在底部,把水平壳侧沸腾的出口管放在顶部,软件的默认值是Program decides。 -U型管,如果已知入口管在前封头,那要考虑出口管的位臵;反之亦然。 -Inlet ID:指定壳侧和管侧的入口管内径;

-Number at each position:指定壳侧和管侧的入口管数量; -Outlet ID:指定壳侧和管侧的出口管内径;

-Number at each position:指定壳侧和管侧的出口管数量; ? Nozzle Sizes:如果IST计算管口尺寸的话,用以下表中的数据:

-壳侧管口最大尺寸:一壳程:ID=90%的壳程ID;二壳程:ID=80%的壳程ID; -管侧管口最大尺寸:随着管程数量的不同而占壳程ID的百分比不同。具体的比例如表二所示。 表二: 管程1 数 %壳90 ID ? Impingement panel(缓冲挡板):壳侧进口区域防冲板的类型和形状的设臵。

-需要设臵的情形:a)非腐蚀性单相流体:?V2?2232kg/m?s21500lb/ft?sec2;

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腐蚀性单相流体:?V2?740kg/m?s2

b)定义了壳侧冷凝; c)

?V2?744kg/m?s2?500lb/ft?sec2?。

-防冲板的类型:圆盘(设臵它的直径、厚度、防冲高度)、方形盘(长度、宽度、防冲高度)和棒格栅型(排数、直径)。 (1)流体诱发振动(FIV)最容易产生破坏的区段:

a. 管束中两块折流板间距最大的未支承的中间跨度;b. 管束周边在弓形折流板口区的管子;

c. U形管束的U形弯处;

d. 壳程进口管口下的管子;

e. 管束旁流和管程分程隔板流道内的管子。

(2)防FIV设计及调整措施:

a.减小无支承管跨:调整折流板间距 或 采用弓形区不布管,折流板间距值不小于1/5的Shell ID,流体全蒸汽或两相时最大值为450mm;

在改造项目中,有时相同的壳体设计,原本没有FIV问题,但在仅改变换热管材质后也有可能会产生FIV问题。例如,原设计是碳钢或合金钢管,更换为薄壁管如钛管,其刚性减小,因此需要比原设计增加支承板来避免FIV产生。在改造设计或实际改造中有可能会遇到此类问题。 b.设臵U形弯头支承;

c.设臵密封板/条以便增加流阻和限制在临界截面处的流动(如管束旁流区和分程隔板处);

d.减少壳程流量(较少采用,除必要时)或增大壳径; e.放大壳程进口管口;

f.设臵壳程进口防冲挡板;

g.如果允许改变壳体形式,可将 E 型改为 X 或 J 型; h.改用双弓形折流板;

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