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
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。
管壳式换热器计算软件
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
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。
管壳式换热器热力计算软件的开发
应用领域：石油、化工、制药、食品等工业领域 案例分析：某石化企业管壳式换热器优化改造项目，通过该软件计算，实现了能效提升和生产成本的降低。
测试目的：验证软 件的准确性和可靠 性
测试方法：单元测 试、集成测试、系 统测试和验收测试
测试内容：热力计 算、数据输入输出 、界面操作等
验证方法：与手工 计算结果进行对比 ，确保误差在允许 范围内
运行数据。
数据分析功能： 软件可以对采 集的数据进行 深入分析，包 括温度、压力、 流量等参数。
可视化界面： 软件提供直观 的可视化界面， 方便用户查看 和分析数据。
数据导出功能： 用户可以将分 析结果导出为 Excel或其他格 式的文件，方 便进一步处理
和分享。
软件支持用户根据实际需求自定义参数，满足不同场景的计算需求。 用户可以构建自己的模型，通过软件进行热力计算，提高计算效率和精度。 软件提供了丰富的模型库，用户可以根据需要选择合适的模型进行计算。 用户自定义参数和模型功能增强了软件的灵活性和适用性，提高了用户体验。
满足工程实际需求，提高换热器设计效率 实现自动化计算，减少人工干预和误差 界面友好，方便用户操作和学习 具备可扩展性和可维护性，便于未来功能升级和优化
算法的原理：介绍算法的基 本原理和计算过程
算法的选取：根据换热器热 力计算的需求，选择合适的 算法进行计算
算法的实现：详细说明算法 在软件中的实现过程和步骤
和个性化
预测未来软件 将更加注重用 户体验和易用
性
汇报人：
算法的优化：针对换热器热 力计算的特点，对算法进行
优化和改进
数据库类型：选择合适的数据库类型，如关系型数据库或非关系型数据库 数据模型设计：根据软件需求设计合适的数据模型 数据存储管理：实现数据的存储、备份、恢复和清理等功能 数据访问控制：设置合适的访问权限和角色，保证数据的安全性和完整性
史上最全各类工业设计专业常用软件
电缆桥架设计软件 工程数据库系统 电气系统设计软件
主要功能 集成的仪表设计和数据库管理 电缆桥架设计软件 工程数据库系统 仪表计算机辅助设计系统
主要功能 钢筋砼的分析与设计，包括框排架，框-剪，独立基础，条形基础， 楼梯，剪力墙，弹性地基梁板，高层结构，钢筋砼基本构件，箱形基 础，桩基等 静态与动态有限元分析 钢结构三维计算（美国，日本标准） 中国标准钢结构计算 基础计算 钢结构三维设计 钢结构制造图CAD软件 针对结构静力、动力计算的空间模型分析软件 炉子专业使用 钢结构CAD设计软件 探索者结构工程计算机辅助设计绘图软件 通用结构分析与设计软件 集成化的建筑结构建模、分析和设计软件 集成化的楼板、基础底板和扩展式基础设计软件
容器专业和机械专业 序号 软件名称 1 SW6 PV Desktop LANSYS 2 Aspen Teams 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 主要功能 钢制压力容器设计计算(GB 150标准)
管壳式换热器设计计算(ASME,TEMA标准) 压力容器整体及部件设计计算(ASME, Pvelite UBC,BC,BS5500,TEMA,WRC107,ANSI 标准) 储罐设计、分析、评估软件（API650, API653标准） TANK 压力容器局部应力计算 ANSYS 求解线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电反应等 ABAQUS 管道及压力容器有限元局部应力分析 FE Pipe 流体力学模拟 CFX 透平通道的全负荷分析 CFX Tascflow 3D CAD程序, 具有零件建模、构建装配件建模、板金件建模、焊接 Solidedge 建件建模等功能。 转子轴承系统动力学模型分析软件 DyRoBes 一维透平设计软件，能给出轴流压缩机、透平机械的预测性能，支 Agile Engineering Design 持亚音速、超音速透平的设计，并支持多种工作介质。透平机械设计 System（AXIAL，AXCAD） 分析软件，能提供叶片的几何造型并为流场分析建立模型。 Autodesk Inventor 机械二维、三维CAD Professional(AIP) CAD工具 Mathcad 材料腐蚀数据库（金属/非 材料腐蚀数据库（金属/非金属） 金属）
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（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
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。
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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。
按<返回>按钮返回数据输入界面, 按<打印>按钮打印计算结果，需要说明的是，该软件所输出的计算结果采用的是A4号纸，需要事先在Windows的打印机管理模块中设置好。
该软件除了提供了管式换热器工艺计算功能外，还提供了几个实用的小程序，他们是<计算器>、<万能单位换算>，这些功能可以在主菜单中的<实用程序>项下找到。
本软件没有换热器强度计算功能，而管板厚度会影响换热面积的，如果管板厚度修改后，需要重新验证该换热器的传热性能。
有关管壳式换热器的强度计算可以采用化工部设备设计技术中心站的钢制压力容器设计计算软件包或其他软件。
Thecal 1.1有如下问题需要注意：
1. 换热管数会因为设计压力不同需要必要的调整。
2. 由于该版本不具备强度计算功能，同时管板的厚度会影响总换热面积(换热管的长度一定)，软件中的管板厚度仅为假设值，因而当管板经过强度计算以后，需要重新核准传热面积。
3. 折流板的间距为最大的允许距离，针对不同的工艺可能需要的调整。
4. 折流板约定为切除25 %的圆缺型折流板。
5. 根据文献，管外冷凝时，不论时水平管还是垂直管，气体流速对冷凝液膜流动的影响都很小，文献中的管外冷凝的膜系数不含气体流动特性因素。
6. 软件中采用“设计”所得的结果并不一定是最佳的方案，比如，采用默认数据时，设计结果是450的壳体，2.5米的管长，管程为双流程，当然也可以采用“校核”来选择400的壳体，3米的管长，或者是500的壳体，2米管长，4流程等等。
7. “保存文件”保存的仅是设计条件，而计算的结果没有保存。
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