探究HTRI在管壳式换热器选型中的应用

2017-03-03孙笑愚中机国能炼化工程有限公司天津300350

化工管理 2017年31期

关键词：流板管壳管程

孙笑愚(中机国能炼化工程有限公司,天津 300350)

探究HTRI在管壳式换热器选型中的应用

孙笑愚(中机国能炼化工程有限公司,天津 300350)

近年来，随着经济的发展，液化气体的使用量逐年增长，移动式压力容器的数量也随之增加，本文从移动式压力容器实际检验过程中发现的问题入手，从常见问题、原因分析、事故预防等方面进行归纳总结。在此基础上，提出几点加强移动式压力容器检验管理的对策。

HTRI计算；界面输入；传热系数；模拟生成

1 引言

目前石油化工企业在生产过程中广泛应用的管壳式换热器一般分为固定管板、浮头式换热器、U形管换热器三种，其各自结构存在一定差异，应用过程中所适用的环境也不同，因此在选型过程中需要进行认真的对比和计算，从而保证管壳式换热器选择符合自身企业生产实际需求，避免出现偏差。

2 HTRI的计算和运行

(1)数据输入在选型开始之前，首先应当对选型需求进行详细设定。将相关的设定整理成为数据，并完成数据输入与HTRI软件的对接。一般来说，管壳式换热器选型中需求数据包含传热数据和机械数据两个部分，因此需要在HTRI软件的界面当中，找到input summary模块，并点击进入到模块内部，在模块下层中将数据内容分别填写入geometry、process、piping、hot fluid properties、design等几项红色输入框当中，其中，软件所默认的数值和单位会显示在界面窗口当中。

(2)功能运行完成相关需求数据的输入之后，则需要开始模拟计算的功能运行。首先运行rating mode软件，使软件能够利用design mode对数据内容中壳径、换热管规格、换热管排列顺序以及折流板的具体切割方式等进行模拟推演。与此同时，在rating mode中选中simulation mode模式，在input summary页面对相关推演数据结果如换热器规格等项目进行调整，从而在调整完成之后，使选型计算结果的管壳式换热器能够保证较大的传热系数，并且传热效率需要控制在水准之上，同时允许压降需要对管程压降以及壳程压降两个方面进行对比考察，并使其满足允许压降的具体需求。从而使计算能够进行换热面积裕量的合理调节，有效温差值需要选择较大的一项。

(3)计算模拟在geometry中，需要对管壳式换热器进行BEU形式的设置。所谓BEU形式，是指一般管壳式换热器中所具备的前封头形式(B)、壳体形式(E)、后封头形式(U)三个部分，在设置完成之后，还要进入到process模块当中，对所需换热器的冷热物料的具体参数，数据输入需要包含流量、温度、允许压降、总热量等具体数值。全部数值输入完成之后，便不会再出现红色的输入框，此时点击“run”控键，软件变会开始自动计算并生成所需结果，所有的数据结果会以表格的形式呈现，其中标注有“overdesign”的内容即为计算生成的管壳式换热器具体信息。且各项数据将以百分比的形式表现，超过100%的数据项目，则表明该项所需高出实际需求的一倍之多，当出现这种数据则需要返回到初始页面，对相关数据重新进行设置[1]。当所有数据信息全部计算模拟完成之后，即可使用drawings功能进行模型图和剖面图的绘制，图像中包含换热器内管排布、换热器结构尺寸等一些列具体信息。

3 HTRI计算过程中问题解决

在HTRI计算过程中，常常会出现计算模拟的一系列问题，例如壳侧压降过大、出现FIV现象，以及速度过高振动过强等，这些情况屡屡出现，需要认真解决。

(1)壳侧压降过大在模拟计算当中，市场出现壳侧压降过大的现象，一般可以从以下几个方面予以解决。首先可以对折流板间距spacing进行适当的调节增大，并同时尽可能地对折流板的形式进行一定程度的改变，可以促使壳侧压降得到一定程度的降低；此外，还可以将计算当中的管子排列方式的间距pitch进行调整和改变，从而使课题形式发生一定的变化，降低壳侧压降。

(2)FIV现象振动FIV现象一般会发生在U形管的弯曲处以及管束旁流与管程分程隔板的管子位置。在以往的方法中一般会采用改变换热管材质的方法去除振动FIV现象，但是这种方法需要对原设计进行繁琐的步骤增加，其中支撑板的设计过程会使设计效率有所降低。因此一般会选用U型弯头支撑的方法，避免出现FIV现象。此外，还可以通过设置密封板的方式在管子流道内部形成一定的流阻，从而在一定程度上限制临界截面处的流动能力，使其无法出现振动FIV[2]。

(3)速度、振动超出标准当出现速度过高现象的时候，可以对设备所选用的壳径数据进行适当的放大，或者在保证壳测传热系数不会出现巨大波动的基础上，对支撑板的间距进行适当地增加，或者在不影响管程压降、管程流速的基础上，减少部分换热管数目。在vibration的振动过程中，振动规模一旦过高，就会造成前文所提到的FIV现象。因此可以进行有针对性的调节，例如将部分无支撑管跨去除、或者对折流板的间距进行适当的缩小，都可以起到减小振动的效果。此外在一些单弓形折流板中，为了降低振动，不应该在弓形区布设管线。