(完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
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。
(完整版)HTRI学习1要点
【Xist】设计你的第一个管壳式换热器_01界面熟悉2014-07-03HTRI论坛【Xist】设计你的第一个管壳式换热器_01界面熟悉1.双击快捷图标，打开程序界面：HTRI启动界面如下：2.创建一个“新的管壳式换热器”3.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。
3.1 如何自定义单位制，进入<Edit…>，选择<Modify…>设置自定义单位制的名称“My Units”;选择参照单位制（Reference set Name），程序默认有三套单位制1US美制，2SI国际标准值，3MKH公制。
国内选SI或MKH，将与你最常用的单位不一致的，可去掉勾选，然后选择你所需要的如下图。
3.2 保存退出后，即可在单位制选项中出现“My Units”。
4.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，4.1 “Process”工艺条件：包括热流体侧和冷流体侧；4.2 “Hot Fluid Properties”、“Cold Fluid Properties”热流体物性，冷流体物性；4.2 “Geometry”机械结构：包括壳体结构尺寸、管子、折流板、管口、布管等。
5.当输入数据足够所有的红框消失，那么初步的输入就完成了，可以点击"绿灯"图标运行。
说明一点，HTRI Xist_v7的界面与v6有明显的改变，新版本的布局以TEMA表的基本布局为依据，将工艺参数和物性参数输入提前，结构输入放后面，习惯v6的将不太适应这样的变化，不过对于新用户和对TEMA表熟悉的用户这个改变也非常的合适，所谓IT界常说的“所见即所得”。
【Xist】设计你的第一个管壳式换热器_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.我们依次来了解下需要输入的参数：2.1 Exchangerservice –换热器类型包括如下几种类型：默认为Generic shell and tube - 通用管壳式@Flooded evaporator –浸没式蒸发器@Thermosiphon reboiler –热虹吸式再沸器@Forced flow reboiler –强制循环再沸器@Once-through reboiler –一次通过式再沸器@Kettle reboiler –釜式（K式）再沸器@Falling film evaporator – tubeside –管侧降膜蒸发器@Reflux condenser – tubeside - 管侧回流冷凝器@Reflux condenser – shellside –壳侧回流冷凝器非必选项，如果你确定选定某种类型，那么程序将自动设置适用的计算公式，并打开或关闭某些参数选项。
HTRI入门教程
在选择关键参数时，需要考虑流体的物性参数、流量、温度、 压力等因素，以及换热器的传热效率、压降、结垢等性能指标。
优化策略
为了优化换热器的性能，可以采取以下策略：采用高效的传热 元件和结构设计，提高传热效率；优化流体流动设计，降低压 降和能耗；采用先进的控制技术和智能化管理系统，实现换热 器的自适应控制和优化运行。
自定义函数与脚本编写技巧
自定义函数编写
通过编写自定义函数，实现特定功能或计算流程，提高分析效率 和准确性。
脚本编写与自动化
利用脚本语言（如Python）编写脚本，实现分析流程的自动化 和批处理，提高工作效率。
函数库与插件开发
根据需要开发特定的函数库或插件，扩展HTRI软件的功能和应 用范围。
第三方软件接口与数据交换
04
案例分析：换热器设计实例解析
案例背景介绍及问题定义
案例背景
某化工厂需要设计一款高效换热器， 以满足生产过程中的热量交换需求。
问题定义
如何根据给定的工艺条件和设计要求， 选择合适的换热器类型，并进行详细 的设计计算。
设计方案制定与评估过程
选择换热器类型
根据工艺条件和设计要求，选择适合的换热器类型，如管壳式换热器、板式换热器等。
应用领域
广泛应用于石油、化工、能源、制冷、空调等领域，为工程师提供强大的设计 和分析工具。
软件界面与操作环境
界面
采用直观、易用的图形化界面，方便 用户快速上手。
操作环境
支持Windows和Linux操作系统，提供 稳定、高效的计算环境。
02
HTRI软件基本操作
文件管理与项目创建
新建项目
01
在HTRI软件中，选择“文件”菜单下的“新建”选项，开始创
HTRI简易入门教程(2024)
演示如何检查机械部件的磨损和松动情况，并介绍如何进行维修或更换。
2024/1/30
26
07
总结与展望
2024/1/30
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学习成果回顾
掌握HTRI软件基本操作
通过本课程学习，学员应能熟练掌握HTRI 软件的基本操作，包括界面导航、数据输入 、模型建立等。
2024/1/30
理解换热器设计原理
2024/1/30
01
访问HTRI官方网站，找到软件下载页面。
02
根据您的操作系统选择相应的软件版本进行下载。
03
下载完成后，双击安装程序，按照提示完成软件的 安装。
8
软件启动与界面介绍
1
安装完成后，在桌面或开始菜单中找到HTRI软件 图标，双击启动。
2
软件启动后，将出现登录界面，输入您的用户名 和密码进行登录。
3
登录成功后，将进入软件主界面，包括菜单栏、 工具栏、项目浏览器、属性窗口等。
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基本操作与设置
在项目浏览器中，您可以创建 新的项目或打开已有的项目。
选择相应的项目后，您可以在 属性窗口中查看和修改项目属 性。
2024/1/30
通过菜单栏和工具栏，您可以 进行各种操作，如添加设备、
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HTRI中进行换热器设计步骤演示
打开HTRI软件，创建新 的换热器设计项目。
01
选择合适的换热器类型 和结构形式。
03
进行详细的换热器设计 ，包括绘制换热器图纸 、确定材料选择、制造
要求等。
05
输入工艺参数，如热负 荷、流量、温度、压力
等。
02
2024/1/30
进行换热器初步设计， 包括计算换热面积、确 定管径、管长、折流板
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。
HTRI7-换热器基础知识及换热效果影响
分析
• 由于固体壁面两侧的温度常常是未知的， 传热过程的计算公式恰好回避了未知的温 度，从而方便了计算，求出热流量之后， 在利用环节公式自然能够算出未知的壁面 温度。 • 传热的若干环节中必然有一个环节热阻最 大，强化这个环节的换热，减少其热阻， 将使传热系数的提高最为显著。
传热的强化和削弱
• 传热的强化：
传热过程
传热过程及传热方程式
• 传热过程：热量从壁面一 侧的流体通过壁面传导另 一侧流体中去的全过程。 • 1：传热过程至少包含三 个串联的环节，其中两个 环节有流体参与换热； • 2：传热过程至少包含了 两种以上的换热方式
Q KAt Q t t q K t 1 RK A K
High Temp. Fluid’s Lost heat quantity=(High Temp. Fluid) Mass Flow ×Specific Heat ×Difference Temp.
QC=W2×Cp2×（t1－t2）
Low Temp. Fluid’s Lost heat quantity=(Low Temp. Fluid) Mass Flow ×Specific Heat ×Difference Temp.
《Sample Calculation》 T －T2 （86－48） R= 1 = 2.71 = t2－t1 （44－30） P= t2－t1 （44－30） = 0.25 = T1－t1 （86－30）
➣Consider temp. rise at cold fluid
Temp. Efficiency: P= t2－t1 T1－t1
W1C p (t 2 t1 ) W1 ( H gs H fd ) Q UFSG SG U 1 1 h1 k h1 1
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教程
版本更新与特点
版本更新
HTRI软件不断推出新版本，引入新的计算方法和功能，以适应不断变化的工业需求和标准。用户可以定期更新软 件以获得最新的功能和性能改进。
其他
需要安装Microsoft .NET Framework 4.7.2或更高版本
。
安装步骤与注意事项
下载HTRI软件安装包， 并解压到本地文件夹。
运行安装程序，按照提示 进行安装。注意选择正确 的安装路径和组件。
在安装过程中，需要输入 许可证密钥以激活软件。 请确保输入的密钥正确无 误。
在使用HTRI软件之前， 建议先阅读用户手册和教 程，了解软件的基本操作 和功能。
工具栏
提供常用命令的快捷按钮，方便用户快速执行操 作。
项目树
展示当前打开的项目结构，方便用户管理和浏览项 目内容。
属性窗口
显示选中对象的属性信息，允许用户修改对象属 性。
图形窗口
用于显示和编辑工艺流程图、设备布置图等图形内容。
工具栏与菜单栏详解
工具栏详解
包括标准工具栏、绘图工具栏、选择工具栏等，分别提供常用命令的快捷按钮。
问题3
无法找到许可证密钥或输入错误。
解决方案
检查购买时提供的许可证密钥是否 正确，如有问题请联系HTRI销售部 门协助处理。
03
HTRI软件界面与 操作
界面布局与功能介绍
主界面
包括菜单栏、工具栏、项目树、属性窗口和 图形窗口等主要部分。
菜单栏
提供文件操作、编辑、视图、工具、窗口和帮 助等菜单项。
特点
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
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；
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。
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。
HTRI7-换热器基础知识及换热效果影响
热平衡计算
t2 T1
不可使用体积流速
When indicates flow with volume flow・・・ Temp. Change Volume Velocity Pressure Change When indicates flow with mass flow・・・ Temp. Change
W1C p (t 2 t1 ) W1 ( H gs H fd ) Q UFSG SG U 1 1 h1 k h1 1
SG t f t st 1
蒸汽发生器一、二次侧工质的Q-T图
T Tf1,in
Tf1,out tws Tf2,in
Tf2,out
汽轮机主要辅助设备的传热分析
1 1 Rf K K0
K0:无垢时的传热系数 K:同样工况下结垢后的传热 系数
Rf:污垢造成的附加热阻
分析
• 由于固体壁面两侧的温度常常是未知的， 传热过程的计算公式恰好回避了未知的温 度，从而方便了计算，求出热流量之后， 在利用环节公式自然能够算出未知的壁面 温度。 • 传热的若干环节中必然有一个环节热阻最 大，强化这个环节的换热，减少其热阻， 将使传热系数的提高最为显著。
传热的强化和削弱
• 传热的强化：
通过平壁的传热
通过平壁的传热：
胴（シェル）側：低温流体 ・管程. ・壳程
强迫对流
热
热
传热 热传导 强迫对流 传热 强迫对流
热传输
热量依次通过强迫对流、热传导和强迫对流从高温流 体传到低温流体
热
热t
传热 热传导 强迫对流 传热
热传输
传热过程
Hot Water Wall
ℓn
＝
HTRI 管壳式换热器 Xist
HTRI 管壳式换热器Xist 设计目录01定义单位 (2)02工艺参数输入 (6)03冷热物性输入 (10)04物性生成器的使用 (14)05结构参数的输入 (21)06壳程参数输入 (32)07管子参数输入 (36)08折流板参数输入 (42)09再沸器参数输入 (50)10再沸器配管参数输入 (54)11管口参数输入 (59)12防冲设施的设置 (63)13管子排布设置 (66)14管束间隙的设置 (74)15设计选项的设置 (79)01定义单位HTRI换热器软件入门教程：设计一个管壳式换热器【Xist】，本节HTRI教程先进行软件界面的熟悉。
1、双击HTRI软件快捷图标HTRI Xchanger Suiter 7.1，打开程序界面:2、创建一个“新的管壳式换热器”3、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。
(1) 如何自定义单位制，进入<Edit…>，选择<Modify…>设置自定义单位制的名称“My Units”;选择参照单位制（Reference set Nam e），程序默认有三套单位制1US美制，2SI国际标准值，3MKH公制。
国内选SI或MKH，将与你最常用的单位不一致的，可去掉勾选，然后选择你所需要的如下图：（2） 保存退出后，即可在单位制选项中出现“My Units”。
4. 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：（1）“Process”工艺条件：包括热流体侧和冷流体侧；（2） “Hot Fluid Properties”、“Cold Fluid Properties”热流体物性，冷流体物性；（3） “Geometry”机械结构：包括壳体结构尺寸、管子、折流板、管口、布管等。
5. 当输入数据足够所有的红框消失，那么初步的输入就完成了，可以点击"绿灯"图标运行。
(完整版)HTRI6.0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。
（完整版）HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
（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。
完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
完整版)HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解XXX HTRI Shell and XXX XXXXXX School of Chemical Engineering and EnergyNovember 2011XXX HTRIThe Heat Transfer Research Institute (HTRI) is a US-based XXX efficient。
reliable。
and low-cost heat XXX design and accounting。
which includes the following components:HTRI.Xist XXX fully incremental program。
Xist includes HTRI's latest point-by-point XXX。
boiling。
single-phase heat transfer。
and pressure drop。
This method is based on a wide range of shell-side and tube-side n。
boiling。
and single-phase heat transfer test data.HTRI.Xphe can design。
account for。
and XXX-based port XXX the flow rate into each plate channel.HTRI.Xace are can design。
account for。
and simulate the performance of air coolers and XXX It can also simulate the performance of air coolers when a unit is shut down。
This are uses HTRI's latest point-by-point XXX.XXX cylindrical and box-type n chambers。
HTRI管壳式换热器设计教程
HTRI管壳式换热器设计教程一、教学内容本节课的教学内容来自于HTRI管壳式换热器设计教程，主要涉及第五章“换热器的设计与计算”。
具体内容包括：换热器的基本概念、换热器的类型及特点、换热器的设计步骤、换热器的计算方法等。
二、教学目标1. 使学生了解换热器的基本概念和类型，理解换热器的工作原理。
2. 培养学生掌握换热器设计的基本步骤，提高学生解决实际问题的能力。
3. 帮助学生学会换热器计算的方法，培养学生运用理论知识分析问题的能力。
三、教学难点与重点1. 换热器的基本概念和类型。
2. 换热器的设计步骤。
3. 换热器计算的方法。
四、教具与学具准备1. PPT课件。
2. 换热器相关图纸。
3. 换热器计算软件。
五、教学过程1. 实践情景引入：以某工厂的换热器为例，介绍换热器在实际生产中的应用，引发学生对换热器的兴趣。
2. 知识讲解：通过PPT课件，详细讲解换热器的基本概念、类型及特点。
3. 例题讲解：选用典型例题，讲解换热器的设计步骤和计算方法。
4. 随堂练习：让学生运用所学知识，完成换热器设计的相关练习题。
5. 软件演示：利用换热器计算软件，让学生亲自操作，加深对换热器计算方法的理解。
6. 课堂讨论：分组讨论换热器在实际应用中可能遇到的问题，培养学生解决问题的能力。
六、板书设计板书设计如下：换热器设计教程1. 换热器的基本概念（1）定义（2）分类2. 换热器的类型及特点（1）管壳式换热器（2）板式换热器（3）其他类型换热器3. 换热器的设计步骤（1）确定换热器类型（2）选择换热器材料（3）计算换热面积（4）确定换热器结构尺寸（5）验算换热器性能4. 换热器计算的方法（1）单一传热过程计算（2）多传热过程计算七、作业设计1. 作业题目：（1）请简述换热器的基本概念和类型。
（2）请列出换热器设计的基本步骤。
换热器类型：管壳式换热器传热系数：k=100 W/m²·K热流量：Q=2000 kW温差：Δt=50°C2. 答案：（1）换热器是一种用于在两种不同流体之间传递热量的设备。
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........ 错误!未定义书签。
课题研究背景及意义............................. 错误!未定义书签。
换热器简介..................................... 错误!未定义书签。
换热器分类.................................. 错误!未定义书签。
管壳式换热器的结构和使用特点................ 错误!未定义书签。
第2章冷凝器设计 ..... 错误!未定义书签。
冷凝器选型..................................... 错误!未定义书签。
饱和蒸汽冷凝................................ 错误!未定义书签。
含不凝气的冷凝冷却过程...................... 错误!未定义书签。
安装注意事项................................ 错误!未定义书签。
冷凝器设计依据................................. 错误!未定义书签。
管壳式冷凝器类型的选择...................... 错误!未定义书签。
换热器合理压降的选择........................ 错误!未定义书签。
工艺条件经验温度的选择...................... 错误!未定义书签。
管长........................................ 错误!未定义书签。
管径与管壁.................................. 错误!未定义书签。
折流板圆缺高度.............................. 错误!未定义书签。
折流板间距.................................. 错误!未定义书签。
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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。
3、列管式换热器的结构：1)壳体类型:E：单程壳体F：带纵向挡板的双程壳体G：分流壳体H：双分流壳体J：无隔板分流壳体X：交叉流K：釜式再沸器●E型壳体是标准形式，最常用●G和H型通常用于水平热虹吸式再沸器（精馏塔使用）●如果采用E型壳体不能满足可允许的压降，可采用J型和X型壳体●当需要多壳体和可移动式管束时，可采用F型壳体●K只能用于再沸器2)前封头类型：●A型是标准封头，用于管程流体较脏的情况●B型用于管程流体较干净的情况，由于这种封头较便宜和简单，所以尽可能多的使用●C型是可移动的壳体，用于管程危险液体，管束较重或者壳体需要频繁清洗的情况●N型，壳体固定，用于壳程危险液体●D型主要用于高压环境3)后封头类型：后封头类型一般分为三类：●固定管板式（L、M、N）壳体—挡板间隙较小●U型管——设计简单但清洗困难壳体—挡板间隙较小●浮头式（P、S、T、W）——最常用的是S型如果温降低于50℃，且壳程压力不高，则使用固定管板式换热器，否则使用其他类型以满足热膨胀的要求。
与S型相比，T型结构简单，但是壳体较大并且管束和壳体之间间隙较大。
P和W型很少使用，W型换热器没有通道挡板，因此它们的通道数只能限定在1~2个4、壳侧流路分析HTRI程序在计算结果中对壳侧各流路给出了较详细的分析，可以参考下表中给A，B，C，E，F流的推荐值。
流路A－－折流板管孔和管子之间的泄漏流路；流路B－－错流流路；流路C－－管束外围和壳内壁之间的旁流流路；流路E－－折流板与壳内壁之间的泄漏流路；流路F－－管程分程隔板处的中间穿流流路。
应最大限度地加大B－stream（错流），减少泄漏流。
设计实例下面通过一个实例来详细说明如何运用HTRI进行设计计算（软件版本为HTRI Xchanger Suite 5.0）。
一、设计任务和设计条件某生产过程中，从反应器出来的混合气体与进料物流进行换热，换热后的混合气体，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却到60℃，之后进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混合气体的流量为227801 kg/h，压力为6.9MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度29℃，出口温度39℃，试设计一台列管式换热器，完成生产任务。
二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度110℃，出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度39℃，考虑到该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，初步确定选用浮头式换热器。
2.流程安排从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，冷却水走壳程。
但由于循环冷却水易结垢，若流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混合气体走壳程。
三、确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低粘度液体，其定性温度可取进出口温度的平均值。
表管程与壳程的定性温度及相关物性四、软件计算打开HTRI，在File菜单下选择“New Shell and Tube Exchanger”界面如下图：首先设定Case的单位制1.单击2.在打开的对话框中选择SI单位制界面上显示红色方框的地方基本都是必填的，下面开始输入数据。
A 换热器几何尺寸和流体性质1、Case ModeHTRI5.0中Case Mode共有三个选项Rating：校核Simulation：模拟Design：设计●校核计算：即当换热器的传热面积已定，某些运行参数也已知时，去核算另一些运行参数及传热量。
●设计计算：即当已知传热量和热冷流体的某些基本运行参数的条件下，运行程序初步决定其换热面积和结构尺寸。
●模拟计算：已知换热器的几何尺寸、入口条件和出口条件的估计值，考察换热器能否满足规定的热负荷。
比较常用的是设计和校核，实际上这两种计算的基本原理是一致的，在计算中一般是先根据设计计算初步选定结构尺寸，然后再用校核方式对选定结构尺寸进行核查，所以Case Mode先选Design。
2、Process ConditionsProcess Conditions中需要输入流体流量、气相分率、出口温度、进口压力、污垢热阻。
●工艺流体（被处理物料）的用量和进、出口温度是由工艺要求所规定的；另一种流体即加热剂或冷却剂的进口温度，一般由来源而定，出口温度有的设计条件中会给出，如果没有给可自己选定，流量一般不用输。
●对于气相分率，纯液相输0，纯气相输1，如果是气液混合物则需要计算出气相分率。
气相分率用于确定有无相变，对结果影响很大。
●管两侧流体的污垢热阻可由《化工原理》教材或相关标准查到。
注意：输入Process Conditions中的数据之前先要在Shell Geometry中选择热流体走管程还是壳程。
3、Shell GeometryTEMA type按照前边讲过的内容选择。
Orientation 选默认的horizontal（水平）。
4、Baffle GeometryType ：single segmental 单弓形折流板Orientation：折流板圆缺面方向卧式容器弓形折流板的圆缺面可以水平或垂直装配。
水平装配，可造成流体的强烈扰动，传热效果好，一般无相变传热均采用这种排列方式。
垂直装配主要用于卧式冷凝器、再沸器或流体中带有固体颗粒的情况，这种排列方法有利于冷凝器中不凝气体和冷凝液的排放。
本例选择水平方向。
Cut(折流板圆缺高度占壳体内径的比例) 按教材上规定的10%~40%，常见的是20%和25%5、Tube GeometryType 选默认的Plain（光滑管）。
管长、管外径、管壁厚、管程数都有相关标准，注意要输入整数，可以先输入，到后边再调整。
Pitch（管间距）：对于管外径19mm的管子，间距25mm；外径25mm的管子，间距32mm。
排列角度：正三角形排列，角度为60°；转角正三角形排列30°；正方形排列，角度为90°；转角正方形排列45°，最常用的是30°和90°以上数据都输完之后，界面如下图：这是一张中文版的图片在Nozzle Location里设置管口位置，对于双管程按照“先并流后逆流”的原则布置：B 物性的输入单击左边“Hot Fluid Properties”或“Cold Fluid Properties”会出现以下物性输入选择界面：物性输入的方法对结果影响很大，这里既是重点又是难点，下面讲一下输入原则。
这是物性输入方法的选择界面左边对应物性输入：1）如果知道组成，则选取第二项2）如果知道物性，则选取第一项3）如果知道组成，又希望自己输入一些物性，则选取第三项右边对应热量有关物性的输入：1）第一项是用户自己进行规定2）第二项是规定露点及泡点3）程序自己计算一般选择以mol为单位其他的默认就行对于本例的热流体，我们知道物性和组成，如果选左边第一项和第三项，输入物性的时候至少需要知道三个不同温度下的物性，在这里左边只能选择第二项，右边可以选第一项。
输入热流体物性单击Hot Fluid Properties前边的“+”，选择Components，出现以下界面：双击<USER DEFINED>，可以把它的名字改成gas，后边的Phase Fraction不用填，因为前边输入流体基本性质的时候已经定义过了。
依次单击Components和gas前边的“+”找到有红色方框的地方，单击之后在里边输入数据。
输入数据之后的界面：冷流体按同样的方法输入。
C 设计选项物性输入完成之后，左边已经没有红色方框，此时可以进行下一步。
单击Design前边的“+”，选择Geometry，填完之后的界面：这里主要的设计变量是管长和管径，壳体直径和折流板间距到核算的时候再做调整，确定管长和管径的主要依据是《化工原理》上册的课后附录。
这些选项如果选的过多会造成计算收敛很慢，有时候一个计算可能会持续十几分钟，所以这些选项不是选的越多越好。
D 运行所有的输入完成之后，可以开始运行，单击，程序开始计算。
本例运行结果如下：E 调整参数可以先选择上图中Case里的第三个，右击之后选择“save input as rating··”保存，然后打开刚才保存的文件，开始调整参数。