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换热器强度计算、工艺设计那都不是事儿?关于管壳式换热器的深度探讨~

大家好,我是化工行业机制专业出身,一直从事压力容器行业的设计工作,工作也有几年了,有些心得想和大家交流学习一下(今天咱们只讲换热器)


压力容器行业的初学者开始都会接触基本专业书籍,《压力容器》(即GB150)《热交换器》(即GB151)《固定式压力容器安全技术监察规程》等,前面2本属于技术标准工具书,后面一本是检查检验标准。



压力容器包含的内容很多、种类五花八门。其中换热器在压力容器里面的应用就非常广泛,也是一些集成、组合装置的必备原件。


换热器按工艺功能可分类为:冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉、换热器。


以上是大的分类(由于本文非专业学术论文,不一一赘述),换热器还有其他很多类型的分类,比如根据换热形式,可分为板式、管壳式,管壳也分光管、强化管、翅片管。换热的介质有气气、气液、液液,按这个标准来分就出现了空冷器、蒸发器式冷凝器、水冷、风冷等等叫法。由于本人最近的研究方向为管壳式换热器,下面就重点围绕这种换热器探讨。


影响换热器性能和达到效果的工艺参数有:冷、热流体流量、进口温度、出口温度、物性常数、污垢系数、设备几何尺寸、壳径、折流板直径、管孔即管子排列方式、极限排管圆直径、折流板间距及切除高度;需要计算的参数:管长或传热面积、热负荷、压力降。


根据学习的先后(请注意:这里的学习先后指的是从简单到复杂,从单一考虑到全面考虑),就换热器所要达到的效果而言,应该先要考虑器工艺性(即传热能力),然后再具体计算强度、结构制造。


从事咱压力容器行业的都知道强度计算软件SW6-1998,SW6-2011等版本。



它的界面为全中文,其计算方法完全依据GB150.3,也就是《压力容器》第三部分:设计。想深入学习的朋友可以好好看看GB150.3,里面详细讲解了压力容器每个零部件的计算过程。但也有些零部件甚至是产品,我们无法通过SW6来计算,也就是说超出了GB150的范围,此时就需要用JB4730也就是分析设计来计算(本文就不详细描述计算过程了)。



对于初学者而言,入门的时候应该是了解结构和学会如何计算。学习到一定程度,就需要接触更多知识,比如ASME、PED、以及日本、澳大利亚、英国劳氏等等国际标准规则,这时就需要涉及新的计算软件PVElite。


PVElite有2个部分:容器的主体设计以及零件设计!



由于是全英文的,无中文程序,所以增加了难度,而且是按照老外的标准ASME Ⅷ来设计的,需要我们花时间来学习。这个标准书籍是有中文版的,没有的朋友可以留言,也可以在我主题(制冷类压力容器设计)里之前发的资料里搜索。也恳请有这方面好资料的朋友请在留言区分享出来,谢谢了!



我现在学习的是另一款软件是HTRI,,这个软件也是英文的,虽然有中文的小插件。有时候自嘲,想干好这一行,还真是需要精通2样:数学和英语…… 

HTRI说白了就是热工计算,它分很多个部分(如上图):依次是

空冷器、经济器、板式换热器、管壳式换热器等等。


首先是任务书,也就是计算一个工况所需要的提供的参数,如下图:


HTRI的操作界面如下:


这是主题数据输入,注意还有一些数据需要注意。



最主要的管板布管,都可以更改,如图,鼠标点击管孔,图中红色部分,就会弹出对话框,可以更改管板的一些数据,因为默认的就是对称的管板,很多情况下都会有偏心,这样就可以根据实际情况来更改,讲设计的管板偏移到实际所需要的尺寸。


接下来就是物性输入,,这个对最终计算出的数据影响很大,所以要根据实际工矿来输入,一般系统自带的物性就可以满足我们的设计需要。


可以通过左边的物性表来查找自己所需要的,输入进去,值得注意的是,输入时如果有多种混合的情况,需要将百分比也输入进去。这些都完成输入之后,点击这个按钮,就可以进行计算了。



如果是入行有段时间的设计人员应该能看明白结果参数,个人觉得最主要的应该是设计时的输入,每个参数需要仔细考虑,特别是热侧和冷侧的介质物性。


本文粗线条的叙述了换热器的设计、计算学习过程,由于篇幅原因,不能将所有部分都展开细谈,不足之处敬请谅解。最后请大家在留言区也谈谈自己在压力容器工作中遇到的有关换热器方面的技术问题和见解,希望能与同行多互相交流,共同提高!

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这是什么阀,楼主能告诉我么?具体名称,谢谢!

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学技术,需要知道的东西越来越多,还要特别精通,好难啊
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绝对值得收藏,去学习!!
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很好
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气动控制的调节阀
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