HTRI空冷器教程.docx
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HTRI空冷器教程
HTRI7教程
01界面熟悉
1.双击快捷图标，打开程序界面：
HTRI启动界面
2.创建一个“新的空冷器”
3.设置自己熟悉的一套单位制，比如MKH公制，也可以通过来自定义。
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：
包括热流体侧和空气侧；
4.2“Geometry”机械结构：
包括管子、管束、风机等；
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。
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：
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?
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
2.1Fluidname–?
流体名称，这里没有红框，不是必须输入的，就是自己定义下流体描述比如“Propylene”“Oil”“WetAir”等，要注意的是程序对中文字符不支持，那么大家多写写英文就是了～
本帖隐藏的内容
2.2Phase/Airsideflowrateunits–?
流体相态/空气侧的流量单位
*2.3Flowrate–?
流量不必多解释，热侧为质量流量。
2.4Altitudeofunit（abovesealevel）–?
海拔高度
*2.5Temperature–?
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）。
2.6Weightfractionvapor–?
重量气相分率，那么全气相就是1，全液相就是0咯。
2.7Pressurereference–?
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。
2.8Pressure–?
操作压力。
2.9Allowablepressuredrop–?
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。
2.10Foulingresistance–?
污垢热阻，是一个大于0的数，单位为m2°C/W（SI）,hrft2°F/Btu（US）,m2°Chr/kcal（MKH）。
这里注意的是最好按照流体的实际情况来取值，如果取值过大意味着在换热器操作初期或介质其实很干净的情况下，换热器的余量会过大，反而影响了正常运行。
2.11Foulinglayerthickness–?
污垢层厚度，通常认为与污垢系数有如下的关系图，不过通常设计时很少在此处输入数值。
*2.12Exchangerduty–?
换热负荷，如果上面的参数输入满足了计算出换热负荷，这里就不必要再输入，如果在此输入了确定的负荷值，那么程序将以输入值为准来计算换热流体的出口温度。
2.13Duty/flowmultiple–?
负荷/流量系数，这里其实提供了一个简化负荷变化核算的工具，比如要核算110%负荷的运行工况，那么只需要在此填入“1.1”，而不必要去修改输入的流量值。
3.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。
03热流体物性参数输入
1.对于空冷器的流体物性输入界面，因为冷侧是空气，所以只需对热侧的物性参数进行输入，如下图左侧目录。
只有用Xace设计“省能器”时，冷侧介质不一定为空气，那么冷侧物性也需要输入。
2．下面我们按从上到下的次序来看看都需要定义那些参数。
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2.1Fluidname–?
流体名称，在此可以填入热物流的英文描述，比如“HotOil”。
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2.2PhysicalPropertyInputOption–?
物性输入方式的选项
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@User-specifiedgrid（Recommended）–?
用户自定义的物性表（推荐）
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就是填入在一定温度范围和一定压力范围内的包括，密度，粘度，导热系数和热容等必要物性的表，这种输入方式适用于从1模拟软件导入物性，2软件的“物性生成器”自生成或3非理想物性但通过实验、文献等手段能获得物性的方式，这种输入方式也是使用得最广泛。
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由上图也可看出，程序最多支持输入30个温度点，最多支持12组压力点；而最少需要3个温度点，最少要一组操作压力点下的参数。
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@Programcalculated–?
由程序计算
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?
输入物质组成，由程序通过特定的热力学方法计算出需要的物性，这种输入方法通常用于组成清晰，每种物质在程序物性库中都存在，并且用混合规则计算的物性准确。
可以这么说，是适用于纯物质或理想混合物。
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程序自带的物性库包括“HTRI”、“VMG”，如果你有其他模拟软件的授权，就有对应的接口，灰色的“NotAvailable”就会消失变得可用。
通常由HTRI内嵌的VMG物性库就很够用啦～
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@Combination–?
组合
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是两种输入方法的组合，在输入组成的条件下，同时又通过物性表来定义了一部分物性，这种方式用得较少。
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2.3PropertyOptions/Temperatureinterpolation?
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–?
属性选项之温度插值方法
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@Program–?
程序默认，也即是“Quadratic”。
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@Linear–?
线性，以直线连接温度点，中间点的物性就由斜率计算出。
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@Quadratic–?
二次式，计算三点温度的表达式，中间点的物性就由此二次式计算出。
*这里需要注意的是，对于外推的物性，程序都是以对最外端两个温度点线性的方式外推计算的。
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2.4Fluidcompressibility–?
流体压缩因子
?
如果没有输入，那么程序按理想气体计算。
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2.5Numberofcondensingcomponents–?
可冷凝成分数量
定义1个或多个可冷凝成分，程序将修正冷凝相变的传热计式。
2.6Purecomponent–?
纯物质
程序默认在计算冷凝时加入适当的阻力系数来体现多组分冷凝过程，如果在此定义为“Yes”纯组分，那么这个修正的阻力系数将不体现。
3.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。
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微信公众号@HTRICN?
关注接下来的【Xace】设计你的第一个空冷器_04空冷结构参数输入
04.0空冷结构参数输入
1.今天开始我们来看一下空冷器结构参数的输入，如左边目录，进入“Geometry”页面，空冷器的主要结构包括，管束、风机、构架。
右边显示的是总输入界面，罗列了结构的主要参数。
2.1对于型式（Unittype），程序分了4种：
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@Air-CooledHeatExchanger-?
空气冷却器
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管外介质是空气，并配有风机。
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@NaturalDraftAir-Cooler–?
自然对流式空气冷却器
管外介质是空气，无风机强制空气循环，可以理解为风机停开的工况。
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@Economizer–?
省能器
管内外的介质无限制，只是不适用于在高翅片管或螺旋翅片管外的蒸发和冷凝工况。
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@A-frameaircooler-A型空气冷却器
管外是空气，适用于管内单相或冷凝的工况，采用水平与垂直的组合算法来计算传热和压降，若是冷凝工况最多设2管程，第2程上升冷凝采用的是回流冷凝方法来计算传热系数和压降。
本帖隐藏的内容
2.2?
对于空冷类型，程序分了4种：
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@Horizontal–?
水平
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@Vertical（topinlet）–?
垂直上进
?
@Vertical（bottominlet）–?
垂直下进
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@Inclined–?
倾斜
2.3?
当类型为“Economizer”，省能器时，热物流就需要定义。
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@Insidetube–?
管内走热流体
?
@Outsidetube–?
管外走热流体
2.4当类型为“A-frameaircooler-A型空气冷却器”，倾斜角选项会打开并需要定义，1-89度。
Apexangle?
–?
尖部角度，如图示意。
2.5Numberofbaysinparallelperunit–?
每个单元并联的跨数量
2.6Numberofbundlesinparallelperbay–?
每跨里并联的管束数量
2.7Numberoftubepassesperbundle–?
每个管束里的管程数
在管子与管束的结构定义里：
2.8?
管子类型分为1Plain光管、2低翅片管、3高翅片管、4连续翅片管。
2.9?
再输入OD管外径、Wallthickness管壁厚、No.oftuberows管排数、odd/evenrows奇排管数/偶排管数
2.10?
管间距输入
2.11?
管子型式包括：
2.12?
风机的参数包括：
@Numberoffans/bay-?
每跨的风机数，默认为2.
@Fanarrangement–?
风机的布置为1在下鼓风式，2在上引风式.
@Fandiameter–?
风机直径
@Fanring–?
风机环
3.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。
04.1构架单元参数输入
1.如左侧目录，我们点击“Unit”进入构架单元的参数输入，其上级目录为Geometry，在上一节中我们已经熟悉了许多关键参数的输入，这一级的页面是更进一步的输入。
2.?
其他参数见上一节介绍。
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2.1Flowtype–?
流动形式
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@?
Cocurrent–?
并流
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@?
Countercurrent–逆流
本帖隐藏的内容
2.2No.ofservices–?
多台空冷串并联
2.3Nozzledatabase/Schedule–?
管口数据库/对应管道等级表
包含了13种ANSI、JIS、DIN、ISO标准数据库表文件，以及对应的管道等级表，选择适合你的。
2.4Entrytype/Exittype–?
热物流进出管口型式，如图中示意，程序认为出口型式与进口一致。
2.5Tubesidenozzleinsidediameter–?
管口的内径和外径，当然可以从各标准的列表中选择。
2.6Numberofnozzleperbundle–?
每个管束的管口数量。
3.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。
04.2风机参数输入
1.如左侧目录，我们点击“Fans”进入风机的参数输入。
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2.FanInformation-?
风机信息
本帖隐藏的内容
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2.1?
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Numberoffansperbay–每跨的分机数量，默认值为2，“省能器”模型下为0。
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2.2?
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Fandiameter–?
风机直径，默认值是40%的管束面积被风机叶片覆盖。
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2.3?
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Radialfantipclearance–?
风机叶片尖部空隙，用于压降计算。
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2.4?
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Totalcombinedfananddriveefficiency–?
风机总效率，用于计算电机功率。
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2.5?
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Fanmanufacturer–?
风机制造商，通过输出程序计算的1风机直径、2风机进口空气密度、3空气流量、4进风型式、5进口温度这些参数，供厂商的程序选择合适的风机型号。
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2.6?
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Maximumsoundpressurelevel–?
设置最大的噪音等级，以供选择厂商合适的风机。
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2.7?
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Numberoffanshaftlanesperbundle–?
每个管束的风扇轴通道，程序定义的通道是均布于管束中的，如果是1个，那么就在中间；并且通道是没有空气通过的；同时通道与管子间没有间隙。
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2.8?
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Fanshaftlanewidth–?
风机轴通道宽度。
?
2.9?
?
如前节已解释：
3.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。
04.3?
其他选项设置
1.如左侧目录，我们点击“Optional”进入其他选项的设置。
2.下面我们分几个信息卡片，介绍下各参数的设置：
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?
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2.1Steamcoilpresent–?
蒸汽盘管有或无
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2.2Fanareablockage–?
风扇阻挡面积
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2.3Freeareainhailscreen–?
平面侧的自由面积
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2.4Freeareainfanguard–?
风扇侧的自由面积
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2.5Louverspresent–?
百叶窗有或无
注：
以上这些参数用于对附加压降的计算。
2.6AirProperties–?
空气性质
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@Relativehumidity–?
相对湿度
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@Wetbulbtemperature–?
湿球温度
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@Dewpointtemperature–?
露点温度
?
@?
Maximumambienttemperature?
最大环境温度
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@Minimumambienttemperature–?
最小环境温度
注：
相对湿度、湿球温度、露点温度只需输入其一。
2.7HeadBox–?
管箱
本帖隐藏的内容
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@HeadBoxdepth–?
管箱深度
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@HeadBoxplatethickness–?
管箱隔板厚度
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@HeadBoxheight–?
管箱高度
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@HeadBoxwidth–?
管箱宽度
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@Totaltubesheetthickness–?
总管板厚度
2.7TubeSupports–?
管子支撑
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@Numberofintermediate–?
管架支撑数，1None无、2ProgramSet程序设、3UserSet?
用户定义数量1-N。
?
@Widthofintermediatetubesupports–?
管架支撑件宽度
2.8PlenumInformation–?
气室信息
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@Plenum?
chambertype–?
气室类型，分1Box方型和2Tapered锥形。
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@Plenumheight–?
气室高度，引风和鼓风定义如下：
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@Groundclearancetofanblade–?
风扇叶片离地间隙，但在引风式中由于风扇叶片高于管束，那么指的是管束中心离地距离。
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2.9TubesideDesign–?
管侧设计参数，包括设计压力和设计温度。
2.10SteamAnalysis–?
流型分析，密封条的设置能防止部分在管束外循环流体，提高换热有效性。
若点选Usestreamanalysis‘Yes’，选择流型分析，那么以下选项被激活并可以设置：
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@Pairsofsealstrips–?
密封条对数量
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@Sealstripclearance–?
密封条间隙
?
@Sealstripwidth–?
密封条宽度
应该说本节的选项是对空冷设计更多细节的设置，提高计算准确性。
04.4管束参数的输入
1.如左侧目录，我们点击“Bundle”进入管束参数的设置。
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2.1Defaultbundletype–?
默认管束型式
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如下图示清晰的表示6个选项的不同管束型式。
本帖隐藏的内容
2.2Numberoftuberows–?
管排数量
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最高允许98排管，但是如果太少，比如4排以下也不好。
2.3Tubesinodd/evenrows–?
奇数排/偶数排的管子数量
2.4Tubeform–?
管子型式
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如前节所示，有直管，U管，S管。
2.5Clearance,walltofirsttube–第一排管离管壁的距离，默认9.525mm.
2.6Tubelayout–?
布管型式
2.7Bundlewidth–?
管束宽度
2.8Idealbundle–?
理想管束
选Yes，那么程序将不考虑管束与外壁的漏流。
选No，那么程序将考虑流型分布，并稍微影响压降计算
2.9TubeLength–?
管子长度
2.10Additionalunheatedlength?
?
–?
未加热管长度
定义额外的没有换热的管长，比如在管板部分以及管子支撑部分。
2.11Totalunfinnedtubelength–?
无翅片覆盖的管长
2.12EquivalenttubelengthintubebendsforU-tubes–U型弯的当量长度
当选择U管或S管，那么此选项可填，程序按此进行压降计算。
本节的选项是对空冷器管束更多细节的设置，提高计算准确性。
04.5管子规格的输入
1.如左侧目录，我们点击“TubeTypes”进入管子规格的输入界面。
1.1?
若空冷管束由多类型管子组成，在右边点击“Add”可以设置多种。
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@TubeName–?
管子描述
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@TubeType–?
管子型式有1光管2低翅片管3高翅片管4连续翅片管
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@TubeInternal–?
管子内插件选项有1无（默认）2麻花件3微翅片
2.点击“Tubetype1”进入管子详细参数的设置，分多张参数卡片：
2.1TubeGeometry
@Tubetype–?
管子类型
@Tubeinternals–?
内插件
@Tubematerialcode–?
管子材料，包含几十种材料，也可以自定义材料
@Tubethermalconductivity–?
管子导热系数，若明确可输入
@Wallthickness–?
管子壁厚
@TubeOD–管子外径
@Pitch–管间距
2.2LowFins、HighFin、ContinuousFins的参数卡片
@LowFins?
的参数可以从库中选，也可以输入1Finsperunitlength每米的翅片数量；2Finrootdiameter翅片根部直径；3Finheight翅片高度；4Finthickness翅片厚度等参数来确定。
@HighFins?
的参数可以从库中选，也可以自定义。
@SerratedFins锯型翅片见下图：
@?
Rectangular方型翅片见下图：
@ContinuousFins?
参数输入如下：
本节的选项是对空冷器管子更多参数的设置。
04.6FJ曲线法定义管型
1.如左侧目录，我们点击“FJCurves”进入参数输入界面。
2FJ参数界面在空气侧和管侧都提供了两种输入模式。
对于光管有如下表达式：
本帖隐藏的内容
2.1第一种输入三组雷诺数下的，f因子与j因子的数值。
2.2第二种输入f因子与j因子的表达式常数a和b，由程序来计算f因子与j因子的数值。
3?
通过FJ曲线输入的方法可以用于特殊管型（非光管）的传热与压降计算，获得与实际贴合的设计，案例解说将对这部分内容作进一步的讲解。
本节与上节是对空冷器管子更多参数的设置。
04.7布管设计
1.如左侧目录，我们点击“BundleLayout”进入布管图。
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2.一般布管图是在参数输入完整并运行一次后出现，然后就会根据输入不同动态更新布管，比如将目前显示的28布管数改为10，动态显示如下：
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2.1Numberoftuberows/tubepasses–?
管束的管排数/管程数
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管排数与管程可以不一致，如4排管子分6程的默认布管。
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2.2Numberoftubesineachodd/evennumberedrow–?
每奇数/偶数排管的管子数
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可以定义不一致，一般也就定义差1根或2根。
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2.3Clearance,walltofirsttube–?
第一排管离壁的距离，默认9.525mm。
本帖隐藏的内容
3.Userdefinedtubepasslayout–?
用户自定义布管，当都选此选项，那么程序就允许用户按自己的自由意志来任意布管。
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3.1双击其中一根管子，打开管子属性框，可以设置这根管子的1Tubepassnumber程数，2Tubetype管子类型，3Setwallclearance?
离壁间隙，4Setnumberoftubes管子数量。
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3.2选中管子右键点击，可以设置更多布管的参数。
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里面的菜单选项不少，是一些细致的设置，比如隐藏或显示布管下的表格，插入删除一排管子，一键更改整体布管布局，拷贝打印图，输出布管图包括图片和AutoCAD支持的格式，还可以在图旁添加文字说明等。
不一一细说，自己点两下就明白了。
按住Shift可多选管子，方便快捷操作，如选中上图的第2程管。
本节介绍了布管的方式和一些技巧。
05“Design卡片”设置
1.如左侧目录，我们点击“Design”进入卡片。
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计算模式下分1Rating校核；2Simulation?
模拟；3Classicdesign?
经典设计；4GridDesign?
网格设计；
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1.1?
在Rating模式下，除了足够的物流信息以计算热负荷外，以下结构参数是必须要输入的：
Numberoftubepasses–?
管程数
Numberofrows–?
管排数
Bundlewidth-?
管束宽度
length–?
管子长度
Pitch–?
管间距
Layoutangle–?
布管角度
Tubediameter–?
管径
Tubewallthickness–?
管壁厚
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1.2?
在Simulation模式下，同样需要校核模式下的结构参数，不过物流信息少，通过试算不同的热负荷使程序收敛于0%附近的设计余量（物流信息足够计算热负荷的情况下与校核模式无两样）。
?
1.3?
在Classicdesign下，程序通过给定的结构参数计算出最经济的换热器尺寸，工艺条件是必须完整的外以下是必要的结构参数：
length–?
管子长度
Pitch–?
管间距
Layoutangle–?
布管角度
Tubediameter–?
管径
Tubewallthickness–?
管壁厚
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1.4?
在GridDesign模式下，需要规定一系列结构的限制条件，程序将按照给定的限制条件算出一系列的换热结果供选择和进一步优化。
同Classicdesign一样需要输入那些必要结构参数。
2.由以上两张图可看出，Griddesign比Classicdesign有更多的自由度去定义结构参数。
?
以下参数都可以作为变化参数，输入最小值与最大值，以及步长，
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