第1章 换热器设计软件介绍与入门
cad浮头式换热器课程设计
cad浮头式换热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解浮头式换热器的基本结构及其在工业中的应用；2. 学生能掌握CAD软件在浮头式换热器设计中的应用，包括零件绘制、装配和细节处理；3. 学生能了解浮头式换热器的设计原理和计算方法。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件完成浮头式换热器的主要零件的绘制和装配；2. 学生能够运用所学知识对浮头式换热器进行简单的设计计算；3. 学生能够通过CAD软件对浮头式换热器进行仿真模拟，分析其性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计及其在工业中应用的兴趣，增强学生的工程意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神；3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和创新思维。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在使学生在掌握CAD浮头式换热器设计相关知识的基础上，提高实际操作能力和工程设计能力，培养学生在实际工程问题中运用所学知识解决问题的能力。
课程目标具体、可衡量，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 浮头式换热器基本结构及工作原理：包括壳体、管束、浮头、支撑等主要部件的结构与功能，以及换热器的工作原理和分类。
教材章节：第一章 换热器概述2. CAD软件在浮头式换热器设计中的应用：介绍CAD软件的基本操作，重点讲解零件绘制、装配和细节处理技巧。
教材章节：第二章 CAD软件操作基础3. 浮头式换热器设计计算：讲解设计过程中所需的热力学、流体力学基础知识，以及换热器的设计计算方法。
教材章节：第三章 换热器设计计算4. CAD软件绘制浮头式换热器零件图和装配图：通过实际操作，指导学生完成浮头式换热器主要零件的绘制和装配。
教材章节：第四章 换热器CAD绘图5. 浮头式换热器仿真模拟与分析：运用CAD软件进行仿真模拟，分析换热器的性能，并提出优化方案。
教材章节：第五章 换热器性能分析与优化教学内容安排和进度：共5个学时，分配如下：1. 第1学时：浮头式换热器基本结构及工作原理；2. 第2学时：CAD软件在浮头式换热器设计中的应用；3. 第3学时：浮头式换热器设计计算；4. 第4学时：CAD软件绘制浮头式换热器零件图和装配图；5. 第5学时：浮头式换热器仿真模拟与分析。
2024年HTRI简易入门教程
系统优化策略探讨
2024/2/29
01
在系统模拟的基础上，HTRI提供了多种优化策略，帮助用户实现工艺 优化目标。
02
用户可以通过调整操作参数、改进工艺流程或采用新技术等方式进行 优化。
03
HTRI的优化模块支持多目标优化和约束处理，确保优化方案符合实际 需求。
04
优化结果可以以图表或报告的形式输出，方便用户进行分析和决策。
19
系统模拟功能介绍
HTRI具备强大的系统模拟功 能，可以对各种工艺流程进 行准确模拟。
HTRI提供了丰富的物性数据 库和模型库，支持多种组分 和相态的模拟计算。
2024/2/29
通过系统模拟，用户可以预 测工艺性能、评估设计方案 并优化操作条件。
用户可以自定义工艺流程， 设置操作参数并实时监测模 拟结果。
电力工业
用于发电厂、核电站等热力系统的设计和性 能评估。
5
学习目标与要求
掌握HTRI软件的基本操 作界面和工具。
2024/2/29
学会使用HTRI软件进行 热交换器的设计和模拟。
理解传热和流体流动的基 本原理。
了解HTRI软件在相关领 域的应用案例。
6
02
软件安装与启动
2024/2/29
7
软件下载及安装步骤
机械故障
检查机械部件是否有磨损、松 动或损坏，使用相应工具进行
维修或更换。
24
维护保养建议
定期清洁
定期清理设备表面灰尘和污垢，保持设备清 洁干燥。
定期检查
定期检查设备各部件的连接情况，确保紧固 件无松动、部件无损坏。
定期润滑
对需要润滑的部件定期加注润滑油或润滑脂 ，保持设备良好运转。
换热器课程设计cad
换热器课程设计cad一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握换热器CAD的基本知识和技能，能够运用CAD软件进行换热器的设计和分析。
具体目标如下：1.知识目标：学生需要了解换热器的基本原理和类型，掌握CAD软件的基本操作和功能，理解换热器CAD的设计流程和规范。
2.技能目标：学生能够熟练运用CAD软件进行换热器的绘制和编辑，能够进行换热器的性能分析和优化设计。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到换热器CAD在工程实际中的重要性和应用前景，培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理和类型、CAD软件的基本操作和功能、换热器CAD的设计流程和规范、换热器的性能分析和优化设计。
具体安排如下：1.第一章：换热器的基本原理和类型，介绍换热器的工作原理和分类，理解换热器的设计要求和应用场景。
2.第二章：CAD软件的基本操作和功能，学习CAD软件的界面和工具使用，掌握CAD软件的基本绘图和编辑功能。
3.第三章：换热器CAD的设计流程和规范，学习换热器CAD的设计流程和规范，掌握换热器CAD的设计方法和技巧。
4.第四章：换热器的性能分析和优化设计，学习换热器的性能分析方法和优化设计原则，能够运用CAD软件进行换热器的性能分析和优化设计。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：教师通过讲解和演示，向学生传授换热器CAD的基本知识和技能。
2.案例分析法：教师通过分析实际案例，引导学生运用换热器CAD进行设计和分析，提高学生的实践能力。
3.实验法：学生通过实验操作，亲自体验换热器CAD的设计和分析过程，增强学生的动手能力。
4.小组讨论法：学生分组进行讨论和合作，共同完成换热器CAD的设计和分析任务，培养学生的团队合作精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《换热器CAD设计与应用》，提供学生学习换热器CAD的基本知识和技能的参考。
换热器单元仿真软件 操作说明书
换热器单元仿真软件操作说明书欧倍尔北京欧倍尔软件技术开发有限公司2018年3月地址：北京海淀区清河永泰园甲一号建金商厦4层423室邮编：100193II-目录一工艺流程简介 (1)1.1工作原理.......................................................................................................................................11.2流程说明.......................................................................................................................................1二工艺卡片 (1)2.1设备列表.......................................................................................................................................12.2现场阀门.......................................................................................................................................22.3仪表列表.......................................................................................................................................22.4工艺参数.......................................................................................................................................3三复杂控制说明........................................................................................................................................3四控制规程 (4)4.1正常开车 (4)4.1.1开车前准备..........................................................................................................................44.1.2启动冷物流进料泵..............................................................................................................44.1.3冷物流进料..........................................................................................................................44.1.4启动热物流入口泵..............................................................................................................44.1.5热物流进料..........................................................................................................................44.2正常运行 (5)4.2.1正常工况操作参数..............................................................................................................54.2.2备用泵的切换......................................................................................................................54.3正常停车 (5)4.3.1停热物流进料泵..................................................................................................................54.3.2停热物流进料......................................................................................................................54.3.3停冷物流进料泵..................................................................................................................54.3.4停冷物流进料......................................................................................................................54.3.5E101管程、壳程泄液. (5)地址：北京海淀区清河永泰园甲一号建金商厦4层423室邮编：100193III-4.4事故处理 (6)4.4.1FV101阀卡............................................................................................................................64.4.2P101A 泵坏............................................................................................................................64.4.3P102A 泵坏............................................................................................................................64.4.4TV102A 阀卡........................................................................................................................64.4.5TV102B 阀卡.........................................................................................................................74.4.6换热器管堵..........................................................................................................................74.4.7换热器结垢严重 (7)五PID 图......................................................................................................................................................8六仿真画面 (8)一工艺流程简介1.1工作原理传热，即热交换和热传递，是自然界和工业过程中一种最普遍的热传递过程。
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
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。
完整版HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
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。
孙兰义教授新作《换热器工艺设计》换热器设计软件介绍与入门
1.5 Aspen EDR简单示例应用
3. 输入工艺数据 点击进入Input|Problem Definition|Application Options|Process Data
页面，或者点击工具栏的Next按钮，输入工艺数据：
1.5 Aspen EDR简单示例应用
4. 输入物性数据 点击进入Input|Property Data|Hot Stream Compositions|Composition
Aspen EDR的许多输入项都有缺省值，这些缺省值以红色显
示，需要用户输入的数据项的背景为青绿色。每次输入或者改变
输入项的值，程序会自动检查输入项是否合理和完整，如果输入
的值合理，则背景为无色，如果用户输入一个不符合常规的数值
，数值项的背景会以暗红色显示以进行警告。窗口底部的状态栏
中会显示当前程序的状态和输入框的状态：
Aspen Exchanger Design and Rating（Aspen EDR）是美国AspenTech 公司推出的一款传热计算工程软件套件，包含在AspenONE产品之中。
Aspen EDR能够为用户用户提供较优的换热器设计方案，AspenTech 将工艺流程模拟软件和综合工具进行整合，最大限度地保证了数据的一 致性，提高了计算结果的可信度，有效地减少了错误操作。
⑦ Aspen Plate Fin Exchanger：能够设计、校核和模拟多股流板翅式换热器
1.1 Aspen EDR简介
Aspen Shell & Tube Exchanger用于管壳式换热器的详细模拟和优化设 计，是新一代传热动力学模拟、设计软件。其前身是HTFS系列软件中的 TASC软件，TASC是世界上非常优秀的管壳式换热器软件，早在80年代 初就已进入中国，以计算准确性和工程实用性而闻名。归入Aspen EDR体 系的TASC软件功能更强，将所有管壳式换热器集为一体，融合了传热计 算和机械强度计算，可用于多组分、多相流冷凝器，釜式再沸器，降膜 蒸发器，多台换热器组等多种型式管壳式换热器的设计，并提供管束排 列图。
(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。
管壳式换热器设计计算软件
管壳式换热器设计计算软件管壳式换热器是一种常见的热交换器，用于在工业过程中实现热量传递。
设计一个管壳式换热器需要进行一系列的计算，以确保换热器能够满足工艺要求，并具有合适的换热效果。
为了简化这个过程，可以使用管壳式换热器设计计算软件。
下面将详细介绍这个软件的功能和计算步骤。
1.换热器类型选择：软件可以提供不同类型的管壳式换热器供用户选择，如固定管板式、浮动管板式、U型管式等。
用户可以根据具体的工艺要求选择适合的类型。
2.热工参数计算：软件可以根据用户提供的热工参数，如流体的温度、流量等数据，自动计算换热器的热传导率和传热系数。
这些参数是换热器设计和性能评估的基础。
3.结构设计：软件可以根据用户提供的设计参数，如管束长度、管板间距、管壳接头方式等，自动生成换热器的结构设计。
这些参数直接影响换热器的尺寸和重量。
4.管束优化：软件可以通过计算不同管束类型的传热性能指标，如换热面积、热损失等，为用户提供管束设计的优化方案。
用户可以根据具体的工艺要求选择最合适的管束类型。
5.材料选择：软件可以提供不同材料的换热器管束和壳体选项，并计算其耐压性能和传热性能。
用户可以根据具体的工艺要求选择最合适的材料。
以上功能只是管壳式换热器设计计算软件的一部分，不同的软件可能还具备其他附加功能，如换热器的模拟和仿真功能，用户可以在软件中进行各种操作和实验，以评估换热器不同工况下的性能。
下面将以一个具体的设计计算为例，介绍常见的管壳式换热器设计步骤：1.确定工艺要求：首先，需要明确工艺要求，包括流体的温度、流量、压力等参数。
这些参数将直接影响换热器的设计和性能。
2.确定传热参数：根据流体的温度和热传导性质，可以计算出换热器的热传导率和传热系数。
这些参数是换热器设计和性能评估的基础。
3.计算换热面积：根据传热参数和工艺要求，可以计算出所需的换热面积。
通常，换热面积与流体的温度差和流量成正比。
4.确定结构参数：根据所需的换热面积和设计要求，可以确定换热器的结构参数，如管束长度、管板间距、管壳接头方式等。
HTRI设计实例-最实用的初学者入门教材
HTRI设计实例-最实⽤的初学者⼊门教材HTRI设计实例-最实⽤的初学者⼊门教材⽬录第1章前⾔ (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 换热器简介 (2)1.2.1 换热器分类 (2)1.2.2 管壳式换热器的结构和使⽤特点 (3)第2章冷凝器设计 (8)2.1 冷凝器选型 (8)2.1.1 饱和蒸汽冷凝 (8)2.1.2 含不凝⽓的冷凝冷却过程 (8)2.1.3 安装注意事项 (9)2.2 冷凝器设计依据 (9)2.2.1 管壳式冷凝器类型的选择 (9)2.2.2 换热器合理压降的选择 (10)2.2.3 ⼯艺条件经验温度的选择 (10)2.2.4 管长 (10)2.2.5 管径与管壁 (11)2.2.6 折流板圆缺⾼度 (11)2.2.7 折流板间距 (11)2.2.8 密封条 (11)2.3 HTRI设计判据 (12)2.3.1 管壳侧流速(velocity) (12)2.3.2 设计余量(overdesign) (12)2.3.3 热阻(thermal resistance) (12)2.3.4 流型 (flow fraction) (13)2.3.5 Window and crossflow (13)2.3.6 常见warning message及解决⽅法 (13)2.4 HTRI设计实例（HTRI6.0计算） (15)2.4.1 饱和蒸汽的冷凝 (15)2.4.2 含有不凝⽓的⽓体冷凝 (29)2.4.3 油⽓冷凝冷却 (39)第3章结论 (59)3.1 饱和蒸汽冷凝冷凝器数据 (59)3.1.1 饱和蒸汽冷凝器结构数据 (59)3.1.2 饱和蒸汽冷凝器⼯艺数据 (59)3.2 含不凝⽓的蒸汽冷凝冷凝器数据 (60)3.2.1 含不凝⽓的蒸汽冷凝器结构数据 (60)3.2.2 含不凝⽓的蒸汽冷凝器⼯艺数据 (60)3.3 油⽓冷凝冷却冷凝器数据 (61)3.3.1 油⽓冷凝冷却冷凝器结构数据 (61)3.3.2 油⽓冷凝冷却冷凝器⼯艺数据 (61)致62参考⽂献63第1章前⾔1.1 课题研究背景及意义我国的能源现状存在着两个突出的问题。
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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。
《换热器基础知识》课件
安装前的准备
调试与试运行
根据换热器的型号和规格，确定安装 位置和固定方式，准备安装所需的工 具和材料。
对换热器进行调试和试运行，检查其 工作性能和运行稳定性，确保满足使 用要求。
安装步骤与注意事项
按照安装说明书逐步完成换热器的安 装，注意确保安装的正确性和安全性 。
换热器的维护与保养
日常检查与保养
01
实验测定法
通过在换热器进出口设置温度、 压力等传感器，测量实际运行中 的换热器性能参数。
数值模拟法
02
03
理论分析法
利用计算机模拟软件，对换热器 内部流动和传热过程进行数值计 算，预测换热器的性能。
基于传热学和流体力学的基本原 理，对换热器进行理论分析和计 算。
换热器性能测试设备介绍
温度测量仪表
辐射传热
总结词
辐射传热是通过电磁波的形式传递热量，不需要介质传递。
详细描述
辐射传热的基本原理是黑体辐射定律，即物体以电磁波的形式发射和吸收能量。辐射传热的热量与物体的发射率 、温度和波长等因素有关。在换热器中，辐射传热主要发生在高温环境下，如燃烧过程和高温气体冷却等场合。
03 换热器的设计与优化
衡量换热器传热效果的重要指标，通 常用换热器入口和出口温度的差值与 热负荷的比值表示。
热效率
换热器实际传递的热量与理论热量之 比，反映换热器的能量利用效率。
流动阻力
换热器内部流体流动时所受阻力的大 小，通常以进出口压差表示。
紧凑性
换热器单位体积内的传热面积，反映 了换热器的紧凑程度和空间利用率。
换热器性能测试方法
换热器设计的基本原则
高效性原则
换热器应具备高效率，能够快 速实现热量的传递，以满足工
(完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
传热系数U的影响因素
03
包括流体物性、流速、管壁厚度、管壁材料等。
流体流动与传热性能参数
雷诺数Re
表征流体流动状态的参数， Re<2300为层流，Re>4000为
湍流。
普朗特数Pr
表征流体物性对传热影响的参 数，Pr越大，传热效果越好。
努塞尔数Nu
表征对流换热强度的参数，Nu 越大，对流换热效果越好。
学习要求
学员应具备一定的热力学、流体力学和传热学基础知识，同时需要具备 一定的计算机操作能力和英语水平。
02
管壳式换热器结构与设计原理
管壳式换热器基本结构组成
管束
由多根换热管组成，管内走一 种流体，管外走另一种流体， 实现热量交换。
管板
连接换热管与壳体，同时起到 密封和支撑作用。
壳体
包括筒体、封头、接管等部分 ，
表征换热器实际换热量与理论 最大换热量之比的参数，ε越大
，换热器性能越好。
03
HTRI软件操作入门指南
软件安装与启动方法
安装步骤 下载HTRI软件安装包；
双击安装包，按照提示进行安装；
软件安装与启动方法
启动方法
完成安装后，启动软件。
选择安装路径和相关组件 ；
01
03 02
软件安装与启动方法
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。
HTRI培训教程1
目 录
• HTRI软件概述 • 换热器设计基础 • HTRI软件在换热器设计中的应用 • 换热器性能分析与评价 • 换热器故障诊断与排除 • HTRI软件在换热器故障诊断中的应用
01
HTRI软件概述
软件背景及发展历程
创立背景
HTRI（Heat Transfer Research, Inc. ）成立于1962年，专注于传热和流体 流动技术的研发和应用。
应用领域
HTRI软件广泛应用于石油炼制、 石油化工、天然气加工、核能、 电力、制冷等领域，为工艺设计 和优化提供了强有力的工具。
软件界面与操作基础
软件界面
HTRI软件界面友好，提供了直观的图形化操作界面和丰富的数据展示方式，方便用户进 行操作和数据分析。
操作基础
用户需要掌握基本的计算机操作技能，如文件操作、数据输入和输出等。同时，了解传热 和流体流动的基本原理和概念，有助于更好地使用HTRI软件。
。
温度异常
可能是由于结垢、堵塞 、冷却水流量不足等原
因导致。
振动和噪音
可能是由于设备老化、 安装不当、流体流动不
稳定等原因导致。
故障诊断方法与步骤
观察法
通过观察设备外观、运行状态、温度、压力 等参数变化，初步判断故障类型。
触摸法
通过触摸设备表面温度，判断是否有局部过 热或过冷现象。
听诊法
通过听设备内部的声音变化，判断是否有异 常噪音或振动。
降低压力降
通过优化流道设计、减少流体 阻力等方式，降低压力降，提 高系统效率。
提高密封性能
采用高性能密封材料和结构， 确保换热器在高压、高温等恶
劣工况下的密封可靠性。
05
换热器故障诊断与排除
第1章 换热器设计软件介绍与入门
第1章换热器设计软件介绍与入门孙兰义2014-11-2主要内容1 ASPEN EDR软件1.1 Aspen EDR简介1.2 Aspen EDR图形界面1.3 Aspen EDR功能特点1.4 Aspen EDR主要输入页面1.5 Aspen EDR简单示例应用2 HTRI软件2.1 HTRI简介2.2 HTRI图形界面2.3 HTRI功能特点2.4 HTRI主要输入页面2.5 HTRI简单示例应用Aspen Exchanger Design and Rating（Aspen EDR）是美国AspenTech 公司推出的一款传热计算工程软件套件，包含在AspenONE产品之中。
Aspen EDR能够为用户用户提供较优的换热器设计方案，AspenTech 将工艺流程模拟软件和综合工具进行整合，最大限度地保证了数据的一致性，提高了计算结果的可信度，有效地减少了错误操作。
Aspen7.0以后的版本已经实现了Aspen Plus、Aspen HYSYS和Aspen EDR的对接，即Aspen Plus可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成转入换热器的设计计算，使Aspen Plus、Aspen HYSYS流程计算与换热器详细设计一体化，不必单独地将Aspen Plus计算的数据导出再导入给换热器计算软件，用户可以很方便地进行数据传递并对换热器详细尺寸在流程中带来的影响进行分析。
Aspen EDR的主要设计程序有：①Aspen Shell & Tube Exchanger：能够设计、校核和模拟管壳式换热器的传热过程②Aspen Shell & Tube Mechanical：能够为管壳式换热器和基础压力容器提供完整的机械设计和校核③HTFS Research Network：用于在线访问HTFS的设计报告、研究报告、用户手册和数据库④Aspen Air Cooled Exchanger ：能够设计、校核和模拟空气冷却器⑤Aspen Fired Heater：能够模拟和校核包括辐射和对流的完整加热系统，排除操作故障，最大限度的提高效率或者找出潜在的炉管烧毁或过度焦化⑥Aspen Plate Exchanger ：能够设计、校核和模拟板式换热器；⑦Aspen Plate Fin Exchanger：能够设计、校核和模拟多股流板翅式换热器Aspen Shell & Tube Exchanger用于管壳式换热器的详细模拟和优化设计，是新一代传热动力学模拟、设计软件。
换热器设计入门
上两式ef可合并成： (G m × Cp) min kA 1 − exp− 1 + (G × Cp) m max (G m × Cp) min ε= − − − − − −g (G m × Cp) min 1+ (G m × Cp) max kA 令 = NTU - - - - - - - - - - - -3 − 3则上式为： (G m × Cp) min (G m × Cp) min 1 − exp(− NTU) 1 + (G m × Cp) max ε= − − − − − −3 − 4 (G m × Cp) min 1+ (G m × Cp) max 类似，逆流换热器的效能ε为 (G m × Cp) min 1 − exp(− NTU) 1 − (G m × Cp) max ε= − − − − − −3 − 5 (G m × Cp) min (G m × Cp) min 1− × (− NTU) 1 − (G m × Cp) max (G m × Cp) max
5、用热平衡式求得另一个换热量值，同理此值也是不真实的； 6、比较两个换热量值，误差控制在2%~5%以内，重新设定假设温度，重复1~5 过程，直至两个换热量值的误差达到规定的误差范围内为止； 另外，利用通常称之为传热单元数法，即ε-NTU法也可进行校核计算，其带 来的计算误差要比前小得多。 1、换热器效能的定义是犹如所说的冷却效率，其关联式是： (t − t 2 ) (t − t 3 ) ε = 1 × 100 % 或 4 × 100 % t1 - t 3 t1 - t 3 3-1 上式中，T1，T2为热流体进出口温度， T3，T4为冷流体进出口温度，知道了效 能比，就可分方便的得出未知的温度。 2、按顺流或逆流式计算效能：
换热器软件说明
制冷剂压降
风侧换热系数
(4)
蒸发传热系数
空气调节 管的数量
(5) 指定流量速度
平均流速
速度
混合流 量速度
场所
不均匀空气
出口压力和干度 出口压力和过热度
出口温度和过热度 出口温度和干度
出口温度和最小过热 度
进口压力和干度
进口温度和质量流量
出口压力 过热度
质量流量
相对湿度
过冷度 蒸发温度
过热度
压降 熵 进口焓值 能力
最佳路线 模拟结果 操作设定
制冷剂选择
机器设 计
修正系数
高级的模拟选项
(1)R
ห้องสมุดไป่ตู้
制冷剂特性表 压力点 蒸发器 下限压力
上限压力 冷凝器
(2)D
第一排管的数量
英制单位 默认单位
板材数量
管子参数
散热片系数 管长 厚度 内径 片距
外径 管间距
深度行间距
表面类型
风量
材料
导热系数 电机功率
(3)
制冷剂传热系数
操作条件
控制参数 优化设计
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第1章换热器设计软件介绍与入门孙兰义2014-11-2主要内容1 ASPEN EDR软件1.1 Aspen EDR简介1.2 Aspen EDR图形界面1.3 Aspen EDR功能特点1.4 Aspen EDR主要输入页面1.5 Aspen EDR简单示例应用2 HTRI软件2.1 HTRI简介2.2 HTRI图形界面2.3 HTRI功能特点2.4 HTRI主要输入页面2.5 HTRI简单示例应用Aspen Exchanger Design and Rating（Aspen EDR）是美国AspenTech 公司推出的一款传热计算工程软件套件，包含在AspenONE产品之中。
Aspen EDR能够为用户用户提供较优的换热器设计方案，AspenTech 将工艺流程模拟软件和综合工具进行整合，最大限度地保证了数据的一致性，提高了计算结果的可信度，有效地减少了错误操作。
Aspen7.0以后的版本已经实现了Aspen Plus、Aspen HYSYS和Aspen EDR的对接，即Aspen Plus可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成转入换热器的设计计算，使Aspen Plus、Aspen HYSYS流程计算与换热器详细设计一体化，不必单独地将Aspen Plus计算的数据导出再导入给换热器计算软件，用户可以很方便地进行数据传递并对换热器详细尺寸在流程中带来的影响进行分析。
Aspen EDR的主要设计程序有：①Aspen Shell & Tube Exchanger：能够设计、校核和模拟管壳式换热器的传热过程②Aspen Shell & Tube Mechanical：能够为管壳式换热器和基础压力容器提供完整的机械设计和校核③HTFS Research Network：用于在线访问HTFS的设计报告、研究报告、用户手册和数据库④Aspen Air Cooled Exchanger ：能够设计、校核和模拟空气冷却器⑤Aspen Fired Heater：能够模拟和校核包括辐射和对流的完整加热系统，排除操作故障，最大限度的提高效率或者找出潜在的炉管烧毁或过度焦化⑥Aspen Plate Exchanger ：能够设计、校核和模拟板式换热器；⑦Aspen Plate Fin Exchanger：能够设计、校核和模拟多股流板翅式换热器Aspen Shell & Tube Exchanger用于管壳式换热器的详细模拟和优化设计，是新一代传热动力学模拟、设计软件。
其前身是HTFS系列软件中的TASC软件，TASC是世界上非常优秀的管壳式换热器软件，早在80年代初就已进入中国，以计算准确性和工程实用性而闻名。
归入Aspen EDR体系的TASC软件功能更强，将所有管壳式换热器集为一体，融合了传热计算和机械强度计算，可用于多组分、多相流冷凝器，釜式再沸器，降膜蒸发器，多台换热器组等多种型式管壳式换热器的设计，并提供管束排列图。
考虑到管壳式换热器是应用最广泛的换热器型式，所以将着重对Aspen Shell&Tube Exchanger管壳式换热器的热力设计进行介绍，下文中的Aspen EDR如无特别说明，均指Aspen Shell&Tube Exchanger软件。
1.2 Aspen EDR图形界面Aspen EDR的计算模式Design（设计）回答了“怎样的换热器能够满足给定的工况需要”。
最关键的结果是换热器的几何信息。
Rating/Checking（校核）回答了“这台换热器能否达到这样的热负荷”。
需要设定热负荷，同时给出流体入口条件和压降估计值，软件会确定某台特定的换热器是否有足够的换热面积以满足用户要求，同时计算流体的实际压降。
Simulation（模拟）回答了“这台换热器能够达到多大的热负荷”。
需要提供换热器尺寸和大致估算的热负荷，通常将换热器尺寸和进料热/冷流体条件以及流量固定，软件会计算出另一股流体的条件以及相应的热负荷。
Find Fouling（最大污垢热阻）回答了“对于已知的换热器，多大的污垢热阻值能够使其达到需要的热负荷”。
之所以命名为最大污垢热阻是指该污垢热阻值是该换热器在现有换热能力下污垢热阻的最大数值。
理论基础: Q=UA∆t（Q-热负荷，U-传热系数，A-换热面积，∆t-传热温差）Aspen EDR的计算方法标准算法是首先规定一系列壳侧的焓/压力点，然后结合相对应的管侧的点来确定这些焓/压力点的位置。
高级算法是首先定义换热器内的一系列位置，然后计算壳侧及管侧流体流经这些点的状态（焓和压力）。
一般来说，标准算法和高级算法计算出来的结果是相似的，但在计算末端空间较大的换热器时，推荐采用高级算法。
Aspen EDR的物性数据来源物性计算的一般步骤：选择物性数据库－定义组分－指定组分分率－选择物性计算方法－指定温度、压力范围－规定间隔点个数（将温度区间分成多少个点）－获得物性数据。
Aspen EDR自身带有庞大的纯组分物性数据库，为用户提供四种物性数据库●软件默认的B-JAC Databank●油气加工领域中处于领先地位的物性数据库COMThermo●Aspen Properties●需要用户自行输入物性数据的User specified properties选项Aspen EDR的许多输入项都有缺省值，这些缺省值以红色显示，需要用户输入的数据项的背景为青绿色。
每次输入或者改变输入项的值，程序会自动检查输入项是否合理和完整，如果输入的值合理，则背景为无色，如果用户输入一个不符合常规的数值，数值项的背景会以暗红色显示以进行警告。
窗口底部的状态栏中会显示当前程序的状态和输入框的状态：，第一项用于观察输入是否完成，第二项用于表示当前的输入和计算结果是否吻合，第三项用于表示结果是否可以显示。
下面对一些主要的输入界面进行介绍：用项，主要用等选项。
污垢热阻等。
等参数。
Shell/Heads/Flanges/Tubesheets（壳体/封头/法兰/管板类型）窗口主要用于设置壳体、管箱、封头、法兰和管板类型，部分基本的选项与Geometry Summary界面重复，包括四个子界面，Shell/Heads用于设置壳体的各项参数，Covers用于设置管箱端盖的各项参数，Tubesheets用于设置管板的类型和各项参数，Flanges页面用于设置法兰的类型。
列方式等。
度等。
、管程数等。
、方位等。
面高度等。
例1.1设计一台单相水平放置的BEM管壳式换热器，用燃料油预热锅炉给水，工艺数据和物性数据见下表。
工艺数据和物性数据工艺流体冷流体（Boiler Feedwater）热流体（Fuel Oil）单位总质量流率进/出口温度进/出口密度比热进/出口粘度进/出口导热系数进口压力（绝）允许压降污垢热阻5910050/165.3501.50.000088284000213/168879.4/909.82.34/2.181.94/3.370.1/0.1071210.0005kg/h℃kg/m3kJ/kg·KmPa·sW/m2·Kbarbarm2·K/W1.建立和保存文件（1）依次点击开始|所有程序|Aspen Tech|Exchanger Design and Rating V8.0|Exchanger Design and Rating User Interface，点击菜单栏中的File|New，或者点击菜单栏上的图标，出现如下的页面。
（2）选择New子页面下的第一项Shell&Tube Exchanger（Shell&Tube），点击OK，进入Shell&Tube|Console页面，在Console页面可以设置和浏览主要的设计参数，并可以在运行后浏览所设计的换热器的主要参数和草图，在此页面中的选项均有缺省值。
本题选择在专门的输入页面输入数据。
（3）点击File|Save As，选择保存位置，输入文件名称，本题中，将文件名设为Example1.1_Single phase heat exchanger_BEM_Design.EDR，点击保存文件。
2.初始设置（1）点击工具栏下的单位设置下拉列表，选择SI；也可以从菜单栏中，点击Tool|Program Settings，在General页面下，将SI度量单位设置为默认，即Unit of Measure项下的Default set of the units of measure选择SI，然后点击OK即可。
这样设置后，在之后的管壳式换热器计算中，SI度量单位将成为默认单位制。
（2）在数据浏览区点击进入Input|Problem Definition|Application Options|Application Options页面，在General下，将Calculation mode选项设为Design（设计模式），将Location of hot fluid选项设为Tube side，其余选项保持默认设置。
3.输入工艺数据点击进入Input|Problem Definition|Application Options|Process Data 页面，或者点击工具栏的Next按钮，输入工艺数据：4.输入物性数据点击进入Input|Property Data|Hot Stream Compositions|Composition 页面，或者点击下一步按钮，输入热流体的物性，因为热流体组分未知，且题中给出了热流体的物性数据，所以，用自定义的方法得到热流体的物性数据。
在Physical property package的下拉列表中选择User specified properties选项。
点击进入Input|Property Data|Hot stream Properties|Properties页面，或者点击下一步按钮，输入两个温度下的物性数据；此题只给出了一个压力下的物性数据，故在Pressure Levels框点击选中第二个压力数据，然后点击Delete Set按钮，将软件默认的第二个压力删除。
点击进入Input|Property Data|Cold Stream Compositions|Composition 页面，或者点击下一步按钮，输入冷流体的物性。
冷流体为较简单的纯物质水，在此选择软件默认的B-JAC数据库。
点击Databank按钮，出现Search Chemical Components页面，找到所需的组分Water，点击选中，然后点击Add按钮，最后点击OK按钮。
点击进入Input|Property Data|Cold Stream Properties|Properties页面，点击Get Properties按钮，程序将在默认的压力和温度范围内计算水的物性。