一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统技术方案

本发明专利技术属于软件开发技术领域，公开了一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统及分析方法；螺旋缠绕管式换热器换热分析系统包括初始界面模块、缠绕管式换热器设计计算模块、缠绕管式换热器结构计算模块、单极换热器模块、多极换热器模块、单股流计算模块、双股流计算模块、三股流计算模块、四股流计算模块、二级双股流计算模块、三级双股流计算模块、三级三股流计算模块、四级双股流计算模块。本发明专利技术简化了工艺计算和设计计算，极大缩短了同类换热器产品的换热工艺设计周期，提高了缠绕管式换热器的设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统
本专利技术属于软件开发
，尤其涉及一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：液化天然气系统的工艺流程冷却、冷凝和液化，基于多股流交叉换热的主低温换热器为最重要的换热装置。同时，虽然在某些工艺流程中板翅式换热器还未被完全替代，但是占主导地位的主低温换热设备已经是缠绕管式换热器。缠绕管式换热器相对于普通的列管式换热器拥有巨大的优势，它具有结构紧凑、空间利用效率高、占用空间小、换热面积更大、换热效率、能耗少、运行费用省、结垢倾向低、喘流度高等许多性能优势。缠绕管式换热器适用温度范围更广、能够适应热冲击、能够消除自身热应力。因为自身的结构比较特殊，所以流场充分发展，根本不存在流动死区这种说法。目前，螺旋缠绕管换热器的研发、设计和制造一直被国外一些企业垄断，国内只有购买国外产品，螺旋缠绕管换热器在国内无法实现生产和开发，国内技术不成熟，设计中没有参考标准和依据。螺旋缠绕管换热器不仅具有广阔的市场潜力和不断上升的空间，而且为了实现国内和国内的技术，对进一步研究更高效的螺旋缠绕管换热器具有重要意义。但是目前没有一个得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋缠绕管式换热器换热分析方法，其特征在于，所述螺旋缠绕管式换热器换热分析方法包括：缠绕管的选择计算；流体介质物性参数计算；各种流体介质的基本物性参数是通过查找工艺手册或标准获得的，比如密度和粘度；在设计缠绕管式换热器时，根据种流体介质的基本物性参数，需计算管内导热系数及传热系数和壳侧导热系数；管道排列与配管方法计算，多股和多级需分别计算每种介质管子数s1、s2……sn，其次计算出每种介质所需要的管缠层数，再计算缠绕管上升距离、缠绕管上升角和芯筒直径；几何参数计算，首先需计算换热管的尺寸、确定管子数、管缠层数、缠绕管上升距离、缠绕管上升角和芯筒直径，其次计算筒体、封头、接管以及其它附件...

【技术特征摘要】
1.一种螺旋缠绕管式换热器换热分析方法，其特征在于，所述螺旋缠绕管式换热器换热分析方法包括：缠绕管的选择计算；流体介质物性参数计算；各种流体介质的基本物性参数是通过查找工艺手册或标准获得的，比如密度和粘度；在设计缠绕管式换热器时，根据种流体介质的基本物性参数，需计算管内导热系数及传热系数和壳侧导热系数；管道排列与配管方法计算，多股和多级需分别计算每种介质管子数s1、s2……sn，其次计算出每种介质所需要的管缠层数，再计算缠绕管上升距离、缠绕管上升角和芯筒直径；几何参数计算，首先需计算换热管的尺寸、确定管子数、管缠层数、缠绕管上升距离、缠绕管上升角和芯筒直径，其次计算筒体、封头、接管以及其它附件尺寸；传热系数计算；管壳程压力损失；结构设计计算，根据用户给定设定条件，计算压力、温度和设备选用材料等，计算筒体和封头尺寸以及接管和其它附件尺寸；将所有的设计计算结果保存在Excel表格中，由Matlab调用MicrosoftExcel的Worksheet对象，并访问在Excel应用程序中的从属对象属性和方法，对计算结果进行分析和比较。2.如权利要求1所述的螺旋缠绕管式换热器换热分析方法，其特征在于，所述缠绕管的选择计算包括：在同一个换热器中应使用相同规格的管子，管壁厚公式：式中，δ：管道的管壁厚；pc：工况下的工作压力；d0：管道外径；Φ：焊缝系数；[δ]t：对应温度许用应力，值取和中的较小值；多股和多级的换热器有很多根管子，根据每根管子的参数，计算出每根管子的厚壁，选取最大的厚壁作为最终的规格标准；(1)单股管束的确定①假设管内流速vi，根据选取好的管子规格和流体流量来假设管内流速vi；②求得理论所需管束：式中：Gi：体积流量，m3/h；vi：流体流速，m/s；ρi：流体密度，Kg/m3；(2)多股和多级的管子根数的确定，多股和多级需分别计算每种介质管子数s1、s2……sn；①各种介质的管内流速vi，根据选取好的管子规格和流体流量来假设管内流速v1、v2……vn；②求得理论所需各种介质的管束：式中：Gi：体积流量，m3/h；vi：流体流速，m/s；ρi：流体密度，Kg/m3由各管内流体参数计算出s1、s2……sn。3.如权利要求1所述的螺旋缠绕管式换热器换热分析方法，其特征在于，所述传热系数计算包括：(1)壳侧导热系数，求解流体的换热系数时，利用Gilli公式计算：式中，Fi为传热管倾斜修正系数；Fn为管排修正系数；为管子布置修正系数；雷诺数普朗特数而其它物性参数λ、ρ、μ、C均取进、出口的对数平均值；(2)管内导热系数及传热系数，从层流向紊流过渡的临界雷诺数：(Re)c＝2300[1+8.6(Di/Dc)0.45]；式中，Dc：第i层的平均直径，m：如果100<Re<(Re)c，则选用公式：如果150000<Re，则选用公式：所以每个管子的总传热系数为：其中，Kn为总传热系数W/(m2·K)；Rd0为外侧的污垢热阻，m2℃/W；Rdi为内侧的污垢热阻m2℃/W；δ为壁厚m；dm为管子对数平均直径mm。4.如权利要求1所述的螺旋缠绕管式换热器换热分析方法，其特征在于，所述管壳程压力损失计算包括：(1)管内压力损失的计算，选用公式：式中，ΔPt：管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小辉，李琳，叶圣，李勇，冼有泽，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：河北,13