前沿技術(shù)：耐腐蝕管殼式換熱器布管模型研究 管殼式|耐腐蝕|換熱器|陜西瑞特?zé)峁?
是工業(yè)過程中主要的能源交換設(shè)備，在耐腐蝕管殼式換熱器設(shè)計中主要包括傳熱計算強度計算和紙設(shè)計。我們陜西瑞特?zé)峁て髽I(yè)自09年成立以來，近十年為客戶手工設(shè)計管殼式耐腐蝕換熱器，客戶要求的換熱效果都能實現(xiàn)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)己開發(fā)了幾個功能較強的軟件包，可以完成耐腐蝕換熱器的傳熱和強度計算，極大地提高了設(shè)計效率，相比之下耐腐蝕換熱器的紙設(shè)計成為主要難題。
在目前使用的耐腐蝕換熱器中，管殼式耐腐蝕換熱器占有很大的比例。在這種換熱器的設(shè)計中，布管是項既繁重又枯燥的工作。傳統(tǒng)的設(shè)計方法都是采用人工布管設(shè)計，即設(shè)計人員根據(jù)管殼式耐腐蝕換熱器的直徑換熱管的外徑及管程數(shù)等參數(shù)，采用試布的方法，如對于直徑為100，六管程的管殼式，大約可以布置外徑為25換熱管456根。設(shè)計人員要根據(jù)0815189的要求，在正角形轉(zhuǎn)角角形正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列中選擇種排管方法和管距，將換熱管均分到6個區(qū)中試排并要求各區(qū)所布的殼管式換熱管盡可能相等，般各區(qū)管數(shù)相差不能超過2根。如果全部排完后，仍有較大區(qū)域，可加大管心距，也可以適當(dāng)加大分程隔板間距重排，直到滿意為止。如果排不開，可以考慮采用其它的排管方法或變更每區(qū)的管排數(shù)再重排，如果仍不能滿足要求，就要考慮是否重新計算。在試排過程中，往往采用作與計算相結(jié)合的方法，作的方法比較直觀，但采用縮小比例作時，難以保證作精度，必須輔以計算。由此可見，耐腐蝕換熱器布管是種枯燥的設(shè)計工作。
一、計算機布管模型的提出計算機運行速度快信息存儲量大，是取代人工布管理想的工具。為了提高程序的通用性，布管計算的初始數(shù)據(jù)的輸入采取了漢字菜單結(jié)構(gòu)。對于管程數(shù)通過組形菜單，可以選擇從1至12管程的13種標(biāo)準(zhǔn)布管形式，耐腐蝕管殼式換熱器的換熱管外徑可以選擇10571共8種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，管殼式耐腐蝕換熱器殼體內(nèi)徑可以選擇從400 200，1共17種尺寸，換熱管根數(shù)則由用戶通過鍵盤按實際需要輸入。
經(jīng)過對人工布管過程進行詳細分析，提出了計算機布管的模型?，F(xiàn)以六管程耐腐蝕管殼式換熱器布管為例，分析介紹如下
1.1定分析隔板的大致位置六管程耐腐蝕管殼式換熱器分區(qū)1.根據(jù)0815189中的要求，各區(qū)的換熱管根數(shù)應(yīng)盡量相等，由于各區(qū)的換熱管中心距相同，由此推斷，這6個區(qū)各自占有的面積大致相等，這樣就確定了分程隔板的大致位置。
1.2每區(qū)的布管數(shù)量以上確定的分區(qū)隔板的位置只是個初始狀態(tài)，這個位置是否合適要通過實際布管來檢驗，并進行調(diào)整。
吣晶換熱器機輔助布管模型研宄從1中可以看出1256區(qū)的形狀相同，互相對稱；而34區(qū)的形狀相同，互相對稱。布管只需在14區(qū)中進行，其余各區(qū)可以根據(jù)對稱原理進行計算。當(dāng)耐腐蝕換熱器的內(nèi)徑定時，可以根據(jù)0315189確定拉桿的數(shù)量。由于拉桿的直徑般均比換熱管的直徑小，因此在布管過程中可以把拉桿按換熱管對待，拉桿應(yīng)盡量靠近殼體的邊緣，可以首先假設(shè)拉桿在布管限定圓上，根據(jù)對稱和均勻的原則，可以初定各個拉桿的位置。這樣每個拉桿都有了個定位坐標(biāo)，根據(jù)定位坐標(biāo)1或4區(qū)中，每個區(qū)的拉桿數(shù)量也就確定了，因此每個區(qū)的預(yù)定布管數(shù)量等于耐腐蝕換熱器內(nèi)換熱管總數(shù)6 +各區(qū)分得拉桿數(shù)在上式的計算中還應(yīng)對耐腐蝕換熱器內(nèi)換熱管總數(shù)6進行放大取整，適當(dāng)留出定余量，以便后面做調(diào)整處理。
1.3布管計算布管是項復(fù)雜的計算，程序設(shè)計得好壞直接關(guān)系到布管的質(zhì)量。換熱管的排列形式有正角排列轉(zhuǎn)角正角排列正方形排列和轉(zhuǎn)角正方形排列，2.前兩種適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需要進行機械清洗的場合；后兩種用于需要機械清洗的場合。
下面以種角形排列形式說明布管的計算過程。
首先從4區(qū)開始布管，以尤軸為對稱軸，4點為起始點，以較小管間距計算布管區(qū)域內(nèi)的布管數(shù)量，如果小于4區(qū)預(yù)定的布管數(shù)量，返回再增加排布管，重新計算布管區(qū)域內(nèi)的布管數(shù)量，直到大于等于4區(qū)預(yù)定布管數(shù)量為止。根據(jù)分程隔板槽兩側(cè)管子的最小間距可以確定分程隔板的位置4區(qū)的布管范圍，然后進行1區(qū)區(qū)的布管數(shù)量。
1正角形排列；2轉(zhuǎn)角形排列；3正方形排列4轉(zhuǎn)方形排列由于換熱管根數(shù)由用戶自行輸入，因此輸入管的布管數(shù)可能偏離極限布管數(shù)極限換熱管數(shù)是指內(nèi)徑定時，可以布置某種外徑換熱管的管數(shù)。這樣將14區(qū)布管數(shù)進行比較時，就有種可能。
第1，兩者相差小于規(guī)定的差值。這樣可以結(jié)束布管計算。其中標(biāo)準(zhǔn)差值的確定應(yīng)適當(dāng)，如果太小可能導(dǎo)致程序死循環(huán)，而過大可能使兩區(qū)布管數(shù)相差懸殊，為以后的調(diào)整處理帶來困難。
第2，1區(qū)布管數(shù)大于預(yù)定的布管數(shù)。這說明用戶輸入的換熱管根數(shù)小于極限布管數(shù)，可將熱管中心距增加個步長如增加，再重新從4區(qū)以新的管間距開始布管計算，待41區(qū)全布完后，再在進行比較。如果1區(qū)布管數(shù)仍大于預(yù)定布管數(shù)，可使分程隔板槽兩側(cè)管距增加個步長，在1區(qū)重新布管，將1區(qū)的布管數(shù)與預(yù)定管數(shù)比較，如果1區(qū)的布管數(shù)大于預(yù)定布管數(shù)與4區(qū)布管數(shù)之差小于標(biāo)準(zhǔn)差值為止。
第3，1區(qū)布管數(shù)小于預(yù)定布管數(shù)。這說明用戶輸入的耐腐蝕管殼式換熱器根數(shù)大于極限布管數(shù)，此時4區(qū)的實際布管數(shù)為預(yù)定布管數(shù)，而1區(qū)的實際布管數(shù)小于預(yù)定的布管數(shù)，14區(qū)的實際布管數(shù)，去各自的拉桿數(shù)相加除2，再分別加上各自經(jīng)過上述幾次循環(huán)后，即可求出本耐腐蝕管殼式換熱器的極限布管數(shù)，并按此極限完成布管。
經(jīng)過上述計算后，各區(qū)的布管數(shù)之差已小于標(biāo)準(zhǔn)差值，但是為了實現(xiàn)各區(qū)換熱管根數(shù)之差小于2的目標(biāo)，還要對各區(qū)的換熱管根數(shù)做調(diào)整處理。即對14區(qū)的換熱管數(shù)進行比較，從換熱管數(shù)較多的區(qū)中剔除幾個最靠近布管限定圓的管子，這樣14區(qū)換熱管坐標(biāo)就都確定了。
然后確定拉桿的位置。將14區(qū)的拉桿定位坐標(biāo)與各自區(qū)內(nèi)的所有布管坐標(biāo)比較，找出與拉桿定位坐標(biāo)較近的布管點，并將該點標(biāo)定為拉桿。確定了14區(qū)的布管坐標(biāo)后，再分別映射到其它4個區(qū)中，確定其它4個區(qū)的布管坐標(biāo)。
以上介紹了種角形排列形式的布管計算程序，其它排列形式的布管計算程序同上。本程序按正角形排列轉(zhuǎn)角正角排列正方形排列和轉(zhuǎn)角正方形排列的順序計算，并在顯示器上顯示出4種布管方案供用戶選擇。
二、布管數(shù)據(jù)的后處理為了進行殼管式耐腐蝕換熱器的紙設(shè)計，本系統(tǒng)用人00作為繪工具。如何將上面計算的各區(qū)的所有布管坐標(biāo)數(shù)據(jù)變成人1人0讀懂的語言，并使其用于紙設(shè)計，筆者采取了人1稅的繪命令文件。308格式，即將布管坐標(biāo)按耐腐蝕管殼式換熱器的繪可以繪出管板折流板等紙。
具體程序流程3.
三、結(jié)束語
筆者用上述介紹的計算機布管模型開發(fā)管殼式耐腐蝕換熱器軟件包,是一種搭載在現(xiàn)代科技的耐腐蝕管殼式換熱器技術(shù)，這樣通過計算機模擬可以快速提高人工設(shè)計時間，是耐腐蝕管殼式換熱器排管更加便利可操作，在實際應(yīng)用中更是收到了良好的效果。
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