ASME中国制造-中国环球工程 HTRI培训 资料
HTRI培训教程1
仿真计算
利用HTRI软件强大的计算功能，对 换热器进行仿真计算，得到详细的温 度场、流场和压力场等结果。
传热计算与性能评估
传热计算
根据仿真结果，计算换热器的传 热系数、热流量和换热效率等关
键参数。
性能评估
将计算结果与实验数据或设计要求 进行对比，评估换热器的性能优劣 。
优化设计
根据性能评估结果，对换热器结构 或操作参数进行优化设计，提高换 热效率。
换热器的性能。
04
换热器运行与维护管理
换热器清洗与除垢方法
010203 Nhomakorabea04机械清洗
利用刷子、刮刀等机械工具清 除换热器表面的污垢和沉积物
。
高压水清洗
使用高压水枪对换热器进行冲 洗，清除内部的杂质和沉积物
。
化学清洗
使用化学清洗剂对换热器进行 浸泡或循环清洗，溶解和去除
垢层。
超声波清洗
利用超声波的空化作用对换热 器进行清洗，去除难以清除的
板式换热器
由一系列金属板片组成， 通过板片之间的间隙进行 传热，具有结构紧凑、传 热效率高等特点。
螺旋板式换热器
由两张平行的金属板卷制 成螺旋形，形成两个均匀 的螺旋通道，适用于粘性 较大的液体和气体换热。
换热器传热原理
热传导
热量通过物体内部的微观 粒子（如分子、原子、电 子等）的热运动进行传递 。
大数据与云计算技术应用
数据驱动建模
01
利用大数据技术对海量数据进行处理和分析，提取有用信息，
构建更精确的仿真模型。
云仿真平台
02
借助云计算技术，实现仿真资源的弹性扩展和按需使用，降低
计算成本。
协同设计与仿真
03
HTRI培训手册
HTRI培训⼿册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。
ASME培训教程
ASME规范第VIII-1卷 -- 压力容器
课程分类
VIII-1卷的构成 材料 设计 制造 无损检测 压力试验、打钢印和出数据报告
VIII-1卷的构成
目标
通过本课程的学习，你将了解到ASME锅炉压力容器规范的组成、
以及第VIII-1卷的构成及其运用，基本掌握如何查阅第VIII-1卷的有 关条文。
UG-10(b) 可按生产批号识别、但不能按UG-10(a)认可的材料
UG-10(b)允许使用VIII-1卷中没有列入、虽可识别但不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材 料。与UG-10(a)一样，此段也叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。不过，在此种情况下， 你必须对每一炉号都进行理化性能试验，并将试验结果与ASME允许的技术条件相比较。如果相 符，你可认定此材料符合Section II的相应材料技术条件。此认可步骤只能由ASME持证厂家完 成。
VIII-1卷的材料
UG-4到UG-8、UG-10、UG-12到UG-14：受压件的材料必须是ASME规范Section II中的材料，并限于那些在 UG-23提到的材料。
例外 :UG-4(b)：非受压件材料仅须具有可焊性即可。 UG-9：焊接材料。 UG-11(a)&(c)：允许使用的ASME/ANSI标准（见规范解释VIII-77-86）。 UG-13(b)：垫片仅须是可锻纲（Wrought steels）即可。 UG-15： 同牌号的可锻材料(Wrought materials)已被批准作为可使用材料，但在“采
UG-10(a) 可按材料制造厂提供的完整证明加以识别的材料
UG-10(a)允许使用VIII-1卷中没有列入的材料，只要此材料可以识别、并能够通过炉批号追踪 到材料制造厂的原始化学成分。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。简单地说，你应 将这类材料的理化性能与ASME允许使用的材料进行比较，如果一致，即可对其认可。此认可 步骤可以由ASME持证厂家或材料制造厂完成。
htri培训教程板式换热器教案
htri培训教程板式换热器教案教案：板式换热器一、教学内容本节课我们将学习板式换热器的原理和应用。
教材中第3章第4节详细介绍了板式换热器的结构、工作原理以及不同类型的板式换热器。
二、教学目标1. 学生能够理解板式换热器的结构和工作原理。
2. 学生能够区分不同类型的板式换热器并了解其应用场景。
3. 学生能够运用板式换热器的基本原理解决实际问题。
三、教学难点与重点重点：板式换热器的结构和工作原理。
难点：不同类型板式换热器的区分和应用。
四、教具与学具准备教具：板式换热器模型、PPT。
学具：笔记本、笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：以生活中的热水壶为例，引导学生思考热水壶的加热原理。
2. 板式换热器的结构：通过PPT和模型展示，介绍板式换热器的各个组成部分，如板片、密封胶条、支架等。
3. 板式换热器的工作原理：讲解板式换热器的工作原理，如热交换过程、流体流动方向等。
4. 不同类型的板式换热器：介绍固定管板式、可拆卸管板式、波纹管式等板式换热器的特点和应用场景。
5. 例题讲解：给出一个实际案例，让学生运用板式换热器的基本原理进行分析和计算。
6. 随堂练习：让学生分组讨论，运用所学知识分析实际问题。
7. 板书设计：板书板式换热器的结构、工作原理和不同类型的板式换热器。
六、作业设计1. 作业题目：（1）简述板式换热器的结构。
（2）解释板式换热器的工作原理。
（3）区分不同类型的板式换热器并说明其应用场景。
2. 答案：（1）板式换热器的结构包括板片、密封胶条、支架等。
（2）板式换热器的工作原理是热交换过程，流体流动方向相反，通过板片进行热量传递。
（3）固定管板式换热器适用于高温、高压场合；可拆卸管板式换热器适用于需要经常清洗的场合；波纹管式换热器适用于小温差、大流量场合。
七、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生对板式换热器的理解和应用程度如何？是否需要加强巩固？2. 拓展延伸：板式换热器在实际工程中的应用案例，如食品加工、制药、化工等行业。
HTRI资料总结要点
HTRI资料总结要点（一）Shell and tube heat exchanger design procedure 管壳式换热器设计步骤1、Identify service (process unit, heat exchanger type as cooler, reboiler, condenser, chiller, steam generator etc、)、定义服务：（工艺设备，换热器如：冷却器，再沸器，冷凝器，深冷器，蒸汽发生器等等）2、 Identify heating medium and cooling medium;定义加热介质和冷却介质3、 Check hot / cold side is heat balance or not? if not, how much differ? less than or equal to5%, reminder process guy and continue to design; more than5%, reject process datasheet and stop、校核热/冷侧是否热平衡？如果不是的话，相差多少？小于等于5%时，工艺计算提示继续设计，超过5%，返回并结束设计。
; S3 t1 B& f9 a、 s2 m4、 Is temperature cross? How many "e" shells in series required? (Normally2 shells in series can be adapt to about10 degree temperature cross、)温度交叉？要求多少E 型壳体？（通常双壳程适用于10℃的温度交叉）5、 Select the TEMA type (normally project should have a heat exchanger thermal design guide、)选择TEMA标准（通常，每一个换热器都有热力设计指南）6、 Select tube material and shell material (if not specified by material engineer guy)、选择管程材料和壳程材料（如果不是材料工程师具体指定的）; `8 @0 t/ {$ l, m# n" U( Y7 U7、Select tube length (normally16 or20 for horizontal exchangers;10 or12 for vertical thermosyphon reboilers、)选择换热管长度（通常水平布置换热器用16’或者20’，垂直热虹吸再沸器用10’和12’）)l# d/ cC; o! r7 i |y& e8、 Select the start shell id, number of tubes and number of tube passes、选择壳体内径，换热管数量和管程数% V- r# P* ^1 _( B" _9、 Select baffle type, orientation, cut and spacing 选择折流板形式，方向，切口和间距10、 Determine nozzle size and location选择接管尺寸和位置: }7 |* q4 e; D0 P, R5 p11、First try, adjust design parameters首次调试，调整设计参数（二）Topic: thermal design by HTRI # S1 _1[1 e: p1 K主题：HTRI热力设计Design parameters (suitable to HTRI)设计参数（适用于HTRI）Shell I、D, Tube length, Tube OD, Tube pitch, Tube count, Tube pass, Baffle type, Cut and spacing, Flow rate of hot & cold fluid9 u0 d* f3 v) {4 X壳程内径，管长，管外径，管间距，管数量，管程数，折流板类型、切口形式以及间距，冷热流体的流速。
ASME质量手册培训
ASME取证目的与意义 ➢ 提高企业形象和知名度 ➢ 承担ASME钢印产品的制造 ➢ 获得市场投标资格
工艺流程图
TASK（内容） MT RT UT WPQ
WOPQ
WPS PQR PT
English （英文） Chinese （中文）
Magnetic Particle Examination
Radiographic Examination
Ultrasonic Examination Welder’s Performance Qualification
焊接操作工技能评 定
焊接工艺说明书
工艺评定记录
液体渗透探伤
C3-设计和图纸
3.4.2设计文件的修改采用下列二种方法：
（2）当用新版本的图纸取代旧版本图纸时，其准备，审批和发放 程序与原来的程序一致。资料管理员发放新版图的同时将旧版图纸 收回并销毁，除了资料管理员保留一份作废的版本直到规范产品的 MDR（制造数据报告）发证为止，作废的版本应标注“作废”并不能 用于生产。
ASME取证的了解
ASME是American Society of Mechanical Engineers（美国机械工程师协会） 的英文缩写。 美国机械工程师协会成立于1880年，在世界各地建有分部， 是一个有很大权威和影响的国际性学术组织。
ASME认证项目包括以下四大类： ➢ 锅炉及压力容器（BPV） ➢ 核动力装置（N-Type） ➢ 核原料（QSC） ➢ 树脂及塑料容器（RTP）
Welding Operator’s Performance Qualification Welding Procedure Specification Procedure Qualification Record Liquid Penetrant Examination
HTRI培训教程板式换热器
HTRI培训教程：板式换热器1.概述板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于石油、化工、食品、制药等行业。
本教程旨在介绍板式换热器的工作原理、结构特点、选型计算、操作维护等方面的知识，帮助学员掌握板式换热器的设计、应用和维护技能。
2.工作原理（1）高效换热：波纹形板片增大了热交换面积，提高了换热效率。
（2）紧凑结构：板式换热器相较于壳管式换热器，具有体积小、重量轻的优势。
（3）灵活组合：板式换热器可根据工艺要求，增减板片数量，调整换热面积。
（4）易于清洗：板式换热器拆卸方便，可进行化学清洗或机械清洗。
3.结构特点（1）板片：波纹形板片是板式换热器的核心部件，常用材料有不锈钢、钛合金、铝等。
（2）夹紧装置：用于固定板片，保证板片在高温、高压下的密封性能。
（3）进出口接管：连接热介质和冷介质的管道，可实现多程布置。
（4）支架：用于支撑整个换热器，保证其稳定运行。
4.选型计算（1）确定工艺条件：明确热介质和冷介质的流量、温度、压力等参数。
（2）选择板片材料：根据介质性质、温度、压力等因素，选择合适的板片材料。
（3）计算换热面积：根据换热任务，计算所需换热面积。
（4）确定板片数量：根据换热面积和单张板片的换热面积，确定板片数量。
（5）校核压力降：确保换热器在设计工况下的压力降满足工艺要求。
5.操作维护（1）开机准备：检查设备各部件是否正常，确保管道畅通。
（2）运行监控：关注换热器进出口温度、压力等参数，及时调整工况。
（3）停机操作：按照工艺要求，缓慢降低热介质和冷介质的流量，直至设备停止运行。
（4）清洗保养：定期对板式换热器进行清洗，保持设备清洁，提高换热效率。
（5）故障排除：针对设备运行过程中出现的问题，及时分析原因，采取相应措施。
6.总结本教程介绍了板式换热器的工作原理、结构特点、选型计算、操作维护等方面的知识。
通过学习本教程，学员应掌握板式换热器的设计、应用和维护技能，为实际工程中的应用奠定基础。
HTRI学习3(内含流图)
【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。
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谢谢！
2012年11月上海
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工程设计中的问题和对策
计算软件的局限性
2) 特殊型式的换热设备 (板壳式)
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工程设计中的问题和对策
计算软件的局限性
3) 特殊型式的换热设备 (全焊接板式换热器)
2012年11月上海
第22页
工程设计中的问题和对策
计算软件的局限性
4) 特殊型式的换热管
2012年11月上海
2012年11月上海
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HTRI 软件的应用
设备材料问题
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HTRI 软件的应用
设备优化设计
换热器根据不同的应用而设计 因此会涉及不同的优化标准 换热器根据不同的应用而设计，因此会涉及不同的优化标准。 当性能标准被定量化并使其最小化或最大化时＝＝》优化的目标函数 设计标准： － － － － － 最小的初始投资 最小的初始和运行费用 最小的重量或者材料消耗 最小的体积或者最小的传热面积 最小的人力消耗（转化为最小的零部件）
8) 检查折流板
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HTRI 软件的应用
传热设计检查/核对要点
9) 检查温度差 10) )检 检查管子的振动 管子的振动 -- （Xvib）
2012年11月上海
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工程设计中的问题和对策
计算软件的局限性
1) 特殊型式的换热设备 (高压加热器)
2012年11月上海
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第33页
改进和完善工作
1）借助可视实验装置，进一步完善理论计算
2）借助CFD 完成数值计算的验证
3）增加一些工程化的设计内容和设计思想（如：管板图的设计）
4）建立软件的专家系统，帮助用户快速的解决设计中的实际问题。
5）特殊结构和新结构换热器设计计算软件的开发。
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软件的应用与发展
2012年11月上海
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HTRI 软件的应用
设备选型问题
例题 产品加热器 管侧冷流体 壳侧流体 冷流体温度 热流体温度 冷流体流率， 热流体流率 进/出 进/出
oC
原油+水的乳状液 工艺水 25/71 91/40 156240 132120
oC
KG/HR KG/HR
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HTRI 软件的应用
2012年11月上海
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HTRI 软件的应用
设备优化设计
过程： 过程 问题建立 → 换热器设计 → 优化程序
§问题说明→备选方案→设计限制条件和设计变量→优化问题的总限制条件和设计 变量） §物性参数→几何结构→结构变化和（或）设计变量要求的运行条件→换热以及压 降的计算 §目标函数以及限定条件的确定→重新定义设计变量的优化方案→优化方案
2012年11月 上海
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HTRI 软件的应用
设备选型问题
1 HTRI heat exchanger selection tool
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HTRI 软件的应用
设备选型问题
何种情况下使用？可信度？非唯 性。 何种情况下使用？可信度？非唯一性
设备选型是设计换热器的关键，也是难点，牵扯的条件多，判断难。通常情况下， 设备选型是设计换热器的关键 也是难点 牵扯的条件多 判断难 通常情况下 不会是最优的设计，但应该是安全的、满足工艺要求的，也是性价比相对合理的。 主要考虑下列因素： 1）热负荷及流量大小 2）流体的性质 3）温度、压力及允许压奖的范围 4）对清洗、维修的要求 ）对清洗 维修的要求 5）设备价格、材料、尺寸、重量等 6）价格、使用安全性和寿命
设备选型问题
分析 产品加热器 1）什么型式合适？ 2）低温/低压 3）哪侧控制(热侧/冷侧)？ 4）粘性流体 5）污垢系数高(0.00053m2k/w) 6）传热系数相对低 7）温度交叉
－油侧 油侧
－管侧
－油侧
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HTRI 软件的应用
设备选型问题
结论 几种选择 １）板（框）式换热器 板 框 式换热器 ２）管壳式换热器（Ｆ-shell 或 多个E-shell 并联使用） ＊考虑在纵向板上对流和导热的影响 （使用绝热板） F shell F-shell ＊考虑沿纵向板的流体泄漏（板和壳体不焊接时）
国寰
2012年11月6日
钦州1227自审报告 第1页
主
题
软件的应用与发展
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内
容
提
要
1
HTRI 软件的应用
2
工程设计中的2012年11月 上海
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HTRI 软件的应用
HTRI 的今天
1 成立50年 1962年只有12人出席了第一次的HTRI会议，今年8月有来自世界各 地的近200位会员参加了在美国盐湖城的全球会议。 2 世界范围内，著名品牌 - 产品可信度高
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工程设计中的问题和对策
对策
新技术的应用
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工程设计中的问题和对策
对策
新技术的应用
2012年11月上海
第31页
工程设计中的问题和对策
对策
结合以往的工程经验 （特别是失败的例子）
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第32页
工程设计中的问题和对策 对策
2012年11月上海
2012年11月上海
第10页
HTRI 软件的应用
设备选型问题
HTRI 结论
2012年11月上海
第11页
HTRI 软件的应用
设备选型问题
特殊型式的换热器 板式换热器 螺旋板式换热器 板翅式换热器(铝、钢) 热管式换热器 绕管式换热器 绕管式换热 开架式海水气化器 蛇管式 ．．．．
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3
研究带动软件的开发 新技术用于目前的研究，扩展研发团队以保证软件质量。
4
全球的影响在增加 社会媒介的力量。
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HTRI 软件的应用
设计的关注点
1 2 3 4 5 换热器设计技术的改进办法及新传热研究技术的成果 - 文献、设计手册、设计指南等。 设备选型问题 设备材料问题 设备优化设计问题 设计结果的评估
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工程设计中的问题和对策
对策
3）关注细节设计 例1：折流板设计- 此工况时折流板的顶部从左到右的旁路是打开的，有漏流。
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工程设计中的问题和对策
对策
解决办法：
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工程设计中的问题和对策
对策
例2: 带过冷的冷凝器 (107OC -- 50OC） 需要分段计算换热面积（上部分为冷凝部分，下部分为过冷部分） -107 107OC -- 103.5 103 5OC -- 50OC - 不对称布置，尽量向下部布管
对策
1）分析实际操作中可能出现的不平衡情况。 ）分析实际操作中可能出现的不平衡情况 2 ）在基于设计假定的基础上，调节可能的因素，对计算结果做一定的补偿 在基于设计假定的基础 调节可能的因素 对计算结果做 定的补偿 或采取相应的结构变化。
例题： 管内液体全蒸发过程(水平管、垂直管） 水平管 垂直管） 对策：1) 放置 twisted tapes 2) 改为壳侧蒸发 3) 使用热通量限制值 4) 采用插管式换热器（bayonet –tube) tube)
第23页
工程设计中的问题和对策
计算软件的局限性
5) 特殊型式的换热管
HTRI - EHT
2012年11月上海
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工程设计中的问题和对策
传热计算的假定
1）热平衡 2）机械平衡
（温度一致） （压力一致、均匀流动）
3）化学平衡
（每一相态，流体物性一致）
2012年11月上海
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工程设计中的问题和对策
2012年11月上海
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HTRI 软件的应用
设备结果的评估
1) 设备选型 2) ) 传热设计检 传热设计检查要点 要点 3) 单相流换热器的设计 4) 冷凝器的设计 5) 再沸器的和蒸发器的设计 6) 策略和优化设计
2012年11月上海
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HTRI 软件的应用
传热设计检查/核对要点
1) ) 工艺条件 条件 2) 温度条件评估及换热器型式的选取 3) 设备尺寸- (L/D) 4) ) 检查热阻的分配 5) 检查压降的合理利用 6) 检查流速 ( 冷却水流速的要求) 7) 流路分析
第12页
HTRI 软件的应用
设备材料问题
根据设备的设计压力、设计温度、流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等要 根据设备的设计压力 设计温度 流体的腐蚀性能以及对材料的制造 艺性能等要 求来选取，同时还要考虑材料的经济合理性。 1）金属材料 黑色金属极其合金、不锈钢、有色金属及其合金、稀有金属材料。 2）非金属材料 石墨 玻璃 聚四氟乙烯 石墨、玻璃、聚四氟乙烯 3）换热器的防腐蚀 防腐蚀涂层、金属保护层、电化学保护、添加缓蚀剂