HTRI设计实例
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。
HTRI空冷器设计教程
01创建一个“新的空冷器”1.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。
2.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，2.1 “Process”工艺条件：包括热流体侧和空气侧；2.2 “Geometry”机械结构：包括管子、管束、风机等；3.当输入数据足够所有的红框消失，输入就完成，点击运行。
02 工艺参数输入1.点击左边目录栏的“Process”标签，右边显示的就是供工艺参数输入的界面：2.我们从上到下依次来看需要输入的参数：*为必要输入参数2.1 Fluid name –流体名称。
2.2 Phase/Airside flow rate units –流体相态/空气侧的流量单位*2.3 Flow rate –流量不必多解释，热侧为质量流量。
2.4 Altitude of unit(above sea level) –海拔高度*2.5 Temperature –流体的温度，单位°C (SI,MKH), °F(US)，这里要注意的是想输入0度，那么请填0.001，不然0或0.0的输入都将被程序认为是没有输入（这个原则在HTRI程序的其他地方也适用）。
2.6 Weight fraction vapor –重量气相分。
2.7 Pressure reference –压力参照点，就是接下来你输入的操作压力值指的是进口压力还是出口压力。
2.8 Pressure–操作压力。
2.9 Allowable pressure drop –允许压降，按照工艺条件来选择，一般热流体侧用kPa比较直观，而空气侧常常使用mmH2O。
2.10 Fouling resistance –污垢热阻，是一个大于0的数，单位为m2°C/W (SI), hr ft2°F/Btu (US),m2°C hr/kcal (MKH)。
HTRI简易入门教程
实验一食品中水分活度（AW）的测定水分活度测定法有多种方法可采用，但归纳起来主要可分为相对湿度测定法、恒定相对湿度平衡室法和仪器法等。
在中间水分至高水活度区域(Aw0.5以上)，使用恒定相对湿度平衡室法精度较高，是目前在实际工作中作为食品水活度测定法中最常用的方法。
在低水分至中间水活度区域(Aw 0.1～0.7)，则使用蒸汽压直接测定法较为合适。
仪器法和这些方法比较而言主要是测定操作简单，因此实际应用较多。
食品中含有较多的乙醇、香料、醋酸等挥发性物质，容易造成测定的误差。
目前已开发出通过配有热导检测器的气相色谱将试样顶隙中的空气、水蒸气进行分离定量分析，同时测定水活度和乙醇平衡蒸汽浓度的方法。
一实验目的1.掌握水分活度的概念。
2.掌握水分活度测定仪（无锡华科仪表有限公司HD-4型）的使用方法。
二实验原理水分活度为食品中水的蒸气压和该温度下纯水的饱和蒸气压的比值，即AW=P/Po。
水分活度计测定的原理是把被测食品置于密闭空间内，在恒温条件下，食品与周围空气的蒸气压达到平衡，此时，气体空间的水蒸气分压即可作为食品水蒸气压力的数值。
同时，测定同样条件下纯水的蒸气压，利用上述公式，计算出食品的水分活度。
三实验材料食盐1袋白砂糖1袋面粉1袋猪肉1盒水分活的测定仪1台菜刀（板）4套小镊子4把四实验过程1.仪器的校正：称15gNaCl加入60℃以上于10ml纯净水中充分溶解，置于常温下放置12h 以上。
按“选择”键选择校正功能，按“确认”键进入下一级菜单，按“选择”键选择NaCl 饱和溶液，将装有配置好的饱和溶液倒入玻璃皿后放入测定点1中，盖好传杆器，在其他测定中依次放入相同浓度的饱和溶液，按下“确认”键，提示“是否确认要停止校正”，选择“否”，按下“确认”键，此时开始校正。
2.测定：将试样尽量弄碎，测定时玻璃盖不得盖上，放入水分活度传感器中，盖好传感器。
用选择键选择“测量”功能，按“确认”键，进入测定状态。
基于HTRI的管壳式换热器的设计
基于 HTRI的管壳式换热器的设计摘要：我国是一个能源大国，对能源的需求量不断增加。
目前，在化工企业制造流程中，已经采用了大量的换热装置，而其中管壳型换热器也较为普遍，在化工设备安全制造的流程中起到了重要的作用。
但在实际的检测、维护过程中，由于受到设备费用、时效长等因素影响，在相当程度上减弱了换热器的实际各项工作特性，因而大大降低了换热效率，也危及了设备装置的正常稳定工作。
要在确保利用HTRI软件进行管壳类换热器设备设计和优化的时候有较好质量，首先应该认识到对管壳类换热器装备的实际各项工作特性及其要求，并能科学运用HTRI进行管道设计。
本章主要就HTRl软件在现代管壳型换热器设备设计和优化等方面的效果进行了剖析。
关键词：HTRI；管壳式；换热器引言管壳型换热器，采用密封于壳中管束的侧壁为传热面的间壁型换热器。
和其他种类的换热器比较，由于管壳式换热器的承压能力比较强，结构也比较牢固，用材范围较为广泛，检修拆卸也较为简单，而且制造成本低，可以满足高温和高压的生产环境，所以在石油化工领域中使用得比较普遍。
在科学技术高速发展的时代背景下，对管壳式换热器的生产工艺和服务质量也提出了更高的要求，而制造服务质量又直接关系着产品的质量安全，所以必须对生产工艺予以重视。
1管壳式换热器的相关理论概述1.1管壳式换热器的概念管壳型换热器因为其众多优点，而获得了人们的青睐并广泛运用于生产与生活中，包括了化学工业、油田和电力等的许多领域，它一般采用密封于壳中的金属管束的内壁为传热面的间壁型换热器[1]。
它通常由壳体、热力传输管束、管板和折流板等部分构成，它具备了操作简单，构造简单，同时适应高温和高压工况等优势。
1.2管壳式换热器的工作原理管壳式换热器的连接方法也有很多，当中以固定式连接、U型管式连接以及滑移式并联使用较多，而管壳型换热管又可分两种。
由于构造非常简单而且其壳内径也极小，所以管程大小可按照实际工况进行设定，而壳程则是可以按照工程实际情况所需要进行定制，所以规格比较广泛，在工程实际中也使用的较多。
HTRI管壳式换热器设计教程
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。
完整版HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
市场前景
随着科技的不断进步和工业的快速发展，管 壳式换热器的应用领域将不断扩大。同时， 随着环保意识的提高和节能减排政策的实施， 高效、节能、环保的管壳式换热器将成为未
来市场的主流产品。
02
HTRI软件简介及功能
HTRI软件发展历程
01
初始开发阶段
HTRI软件最初由美国Heat Transfer Research Inc.公司开发，专注于管
04
HTRI在管壳式换热器设 计中的应用
工艺流程模拟与优化
工艺流程建模
使用HTRI软件对管壳式换热器工艺流程进行 建模，包括输入工艺参数、物性数据和设备尺 寸等。
模拟计算
通过软件内置的算法和模型，对工艺流程进行模拟计 算，得出各物流的温度、压力、流量和物性变化等关 键参数。
优化设计
根据模拟结果，对换热器的结构、尺寸和布局 等进行优化设计，以提高换热效率和降低能耗。
换热器类型选择依据
传热方式
根据工艺要求选择合适的传热方式，如并流、逆 流或错流。
操作条件
根据操作压力、温度、流量等条件选择合适的换 热器类型。
ABCD
流体性质
考虑流体的物理性质（如密度、粘度、比热容等） 和化学性质（如腐蚀性、结垢性等）。
经济性
在满足工艺要求的前提下，考虑换热器的制造成 本、运行费用和维修费用等因素。
壳式换热器的热工水力设计计算。
02
逐步完善阶段
随着技术的发展和用户需求的变化，HTRI软件逐步增加了新的功能模
块，如振动分析、腐蚀预测等，并不断优化算法以提高计算精度和效率。
03
广泛应用阶段
目前，HTRI软件已成为全球范围内广泛应用于石油、化工、制冷等领
(完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
01
通过桌面快捷方式启动；
02
在开始菜单中找到HTRI软件并启动；
通过命令行启动（需要知道软件安装路径）。
03
界面布局及功能区域划分
菜单栏
包含文件、编辑、视图等常用操作；
工具栏
提供常用功能的快捷按钮；
界面布局及功能区域划分
左侧导航栏
列出可用的设计选项和工具；
主工作区
显示当前设计项目的详细信息。
界面布局及功能区域划分
在HTRI软件中，输入流体的物性参数（如密 度、粘度、导热系数等）、流量、进出口温 度等设计条件。
建立模型
求解过程
根据输入参数，软件自动建立换热器的物理 模型，包括管程、壳程、折流板、管板等结 构。
利用HTRI软件的计算功能，对模型进行传热、 流动和结构分析，得到换热器的性能参数 （如传热系数、压力降等）。
性能评估 通过数值模拟或实验手段，对优化后的换热器性能进行评 估，包括传热系数、压降、热效率等。同时，与初步设计 结果进行对比分析，验证优化效果。
05
案例分析：应用HTRI进行实际 项目设计
案例背景介绍及问题阐述
项目背景
某化工企业需设计一款高效、紧凑的管壳式换热器，用于实现两种 不同温度流体的热量交换。
核算性能
通过初步设计得到的换热器结构 参数，进行性能核算，包括传热 系数、压降、热效率等。
详细设计：结构优化和性能评估
结构优化 在初步设计的基础上，对换热器结构进行优化，如调整管 径、管长、折流板间距等，以提高传热效率、降低压降等。
强度校核 对优化后的换热器结构进行强度校核，确保其在操作条件 下的安全性和稳定性。
THANK YOU
设计区域
用于创建和编辑换热器设计；
(完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
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。
利用HTRI进行管壳式换热器的设计
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。
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收集设计资料
收集相关的工艺数据、物性数 据、设备规格等必要信息。
选择设计软件
根据设计任务和设计资料，选 择合适的管壳式换热器设计软
件，如HTRI等。
热力计算与选型分析
热力计算
根据工艺条件和物性数据，进行 热量衡算，确定传热面积、热负 荷等关键参数。
选型分析
根据热力计算结果，选择合适的 换热器型号、管径、管长、管数 等结构参数。
结构组成
管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流板、封头等部件组成。
结构特点
管壳式换热器具有结构紧凑、传热效率高、适应性强、使用寿命长等特点。
工作原理与性能参数
工作原理
管壳式换热器通过热传导和对流换热的方式，实现热量从高温流体向低温流体的传递。
性能参数
评价管壳式换热器性能的参数主要包括传热系数、压力降、热效率等。
计算实例
以某具体换热器为例，展示详细的热力计算 过程，包括物性参数计算、传热系数确定、 压降计算等。
结构设计优化建议
要点一
结构优化方向
从提高传热效率、降低压降、增强结构强度等方面提出优 化建议。
要点二
具体优化措施
采用高效传热管型、优化折流板结构、改进管板连接方式 等。
性能评估与改进方向
性能评估方法
案例分析：典型管壳式换热器设计实 例
案例背景介绍及设计要求
案例背景
某化工厂需要一种高效、可靠的管壳式 换热器来满足生产过程中的热量交换需 求。
VS
设计要求
换热器需要能够承受高温高压的工作环境 ，同时保证高效的热量传递效率，降低能 耗，提高生产效率。
热力计算过程展示
热力计算流程
确定设计参数 -> 选择合适的热力学模型 > 进行热量平衡计算 -> 确定换热器的主要 尺寸和性能参数。