XHeater用户手册Word下载.docx
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1.1.3软件安装1
1.2使用许可证1
第二章入门2
2.1数据输入2
2.1.1XHeater的智能响应2
2.1.2Xheater数据输入注意事项2
2.1.3Xheater物性数据来源2
2.2XHeater操作3
2.2.1入门例子3
2.2.2菜单系统4
第三章各型换热器分论6
3.1直管套管换热器6
3.2螺旋套管换热器7
3.3夹套釜10
第四章系统参数12
4.1概述12
4.2设置参数12
附录术语13
第一章系统安装
1.1系统需求
1.1.1OS运行环境
运行在MSWindowsXP，2000，2003以上的OS上，不支持Win95/98/Me。
1.1.2硬件运行环境
试用版本需要Web连接；
LAN网络版本需要小型局域网络；
单机版本对计算机硬件没有特殊要求。
1.1.3软件安装
有非常人性化的安装程序Setup.exe，在Setup.exe的向导下你会轻松地完成安装。
一些病毒防火墙可能阻挡安装的顺利进行，甚至错误地报告Setup.exe是病毒，因此强烈建议在安装前关闭所有病毒防火墙。
1.2使用许可证
分为试用版本、单机版本和LAN网络版本。
后两个版本为正式版本，功能齐全，需要硬件许可；
试用版本无需任何许可即可使用，但是功能有限。
单机版本的许可为USB卡，安装在本地机器上；
LAN网络版本的许可也是USB卡，安装在服务器上。
各种许可汇总如表一：
表一Xheater®
许可形式汇总表
序号
许可类型
许可证形式
功能
1
试用版本
无
功能有限
2
单机版本
USB卡
正式版本，功能完全，单用户
3
LAN网络版本
正式版本，功能完全，LAN网络多用户
在没有许可的情况下，安装正式版本是无用的。
一些破解的版本肯定不会有正确的计算结果。
第二章入门
2.1数据输入
2.1.1XHeater的智能响应
在数学计算中，相关自由变量指定受到自由度的限制，比如我们熟悉的欧姆定律：
，我们只能输入其中的2个变量数值，第3个变量就由计算决定了，它是因变量。
就是说它的自由度为2。
维维软件在你输入变量的个数达到自由度时候，软件会立即计算出因变量，因此自动阻止你输入多余的数据。
因此你输入数据时候，优先输入设计要求的数据，不要见到数据就输入。
举例：
冷水量w=20000kg/h，从t1=38℃加热到t2=40℃。
热水温度T1=80℃，出口温度T2=50℃
如果你输入以上5个数据，热水的流W量就自动被Xheater计算出来了，你就不能输入。
你如果确实想输入热水的流W量，首先应当把前面输入的5个变量其中1个清空，这时候，就可以输入热水的流W量了。
2.1.2Xheater数据输入注意事项
XHeate的数据，输入框带有背景色，白色的可以自由输入；
其它颜色的是计算数据，不必输入也不能输入。
每个数据的后面带有单位选择，你随时可以选择单位。
每个数据输入后回车，系统会立即响应计算。
一些数据旁边有下拉箭头，点开它，会有供你选择的数据。
2.1.3Xheater物性数据来源
●手工输入。
物性数据用户收集、查找，然后输入到XHeater中。
●使用物性数据库。
XHeater自带了一个简易的物性数据库，使用方法：
1）在界面中按下“平均比热”右边的箭头，打开物性数据库；
2）选择物质种类；
3）填写温度和压力；
4）按下“计算”按钮；
5）按下“确定”按钮。
见图2.1。
●使用流程模拟软件。
XHeater能够连接Hysys，倒入其中的换热器模块数据，使用方法见图2.2。
2.2XHeater操作
2.2.1入门例子
图2.1使用自带的物性数据库
计算一个直套管换热器。
直套管换热器是多段同心圆管组装而成的。
中心管称为管程，各直线段的连接端加工成U型弯管；
外管是直管段，用管口法兰连接，内外管之间的环形通道是壳程。
设计型计算时，如果选择“管径自动计算”，Xheatr会根据流量选择合适的内外管规格，以便使流体处在湍流换热区，提高传热系数。
用户要输入基本参数、物性和工艺数据外，这些参数很好理解和输入。
除此之外，需要指定的结构、管道参数尺寸有：
单程管（即每个直管段的）长、内管、外管的绝对粗糟度、管子材质以及保温层参数；
经验参数有内外壁面污垢阻力。
在你输入的过程中，由于智能响应，一些空白数据自动计算出来了。
直到窗口底部计算“进度”为100%为止。
校核型算法中，用户需要输入你的内外管子规格，它比设计型计算需要输入更多的结构参数。
现在从一个例子开始：
基本参数：
计算类型：
设计型
要求富裕度：
10%
流型：
逆流
管径自动计算：
是
物性数据：
自带数据库中选取
主要工艺参数：
壳程：
160kg/h的热水，12℃加热到26℃；
管程：
38℃的热水降温到32℃。
两侧污垢均取：
0.0001m2K/W
主要结构参数：
单程管长：
500mm
这些数据输入完成后，XHeater的画面如2.3所示。
操作这个计算过程十分简洁，计算结果也是一目了然：
全部集中在用户界面中。
图2.3套管换热器计算结果
现在简要说明一下部分比较特殊的计算结果：
●理论面积：
富裕度为0时的面积，刚好达到传热效果；
●实际面积：
实际富裕度下的面积；
●实际富裕度：
它可能略高于要求富裕度，因为管长作了圆整；
●管程数：
7.6，表示第8程是0.6根单程管长，你可以圆整到整数8根（程），具体做法：
选择校核模式，然后直接把管程数修改成8；
●壳程热损：
就是向环境散热量，它用总体传热量的百分比表示。
如果小于0，说明壳程从环境吸热；
●环境膜系数：
向环境散热时候的传热系数；
有了这个入门例子，需要进一步了解XHeater的菜单系统，以便保存数据文件、生成报表、打印报表等。
2.2.2菜单系统
XHeater的菜单系统分为“下拉菜单”和“按钮菜单”，前者是文字形式，后者是按钮。
二者功能一致，便于你灵活使用，如图2.4。
现在介绍一下主要的菜单和功能：
1）F文件菜单：
包括5个子菜单：
●新建。
新建立一个换热器计算，这个操作要求你选择一个模板；
●打开。
打开以前保存的计算；
●保存。
保存当前计算数据；
●另存为。
更名保存当前计算；
●存为模板。
把当前计算作为模板保存，不影响当前的计算文件；
●退出。
结束XHeater。
图2.4菜单系统
2）U工具菜单：
包括3个子菜单：
●连接PROII。
连接PROII的换热模块;
●连接HYSYS。
连接HYSYS的换热模块;
●系统设置。
在这里，设置XHeater的缺省参数；
3）R报表菜单：
包括4个子菜单：
●生成报表。
在“简易报表”页面上生成报表；
●保存报表。
保存“简易报表”页面上的报表为Word文件；
●打印报表。
打印“简易报表”页面上的报表；
●打印结构示意图。
打印“结构示意图”页面上的结构示意图。
第三章各型换热器分论
3.1直管套管换热器
3.1.1简介
在“2.2.1入门例子”中介绍了该型换热器的概念。
这种换热器的计算在“设计型”算法中，如果选择了“管径自动计算”，内外管径不需要输入，XHeater在它的数据库中会自动选择合适的管子的规格，这些规格是工业上常用的管径规格，管子内径的范围是7.0～756.6mm，这几乎能满足所有的需求。
对于新手来说，“管径自动计算”是最简洁有效的方法。
如果要自行改变内经，请选择“校核型”算法。
强烈推荐首先使用“设计型”算出一个大致的换热器，如有必要，然后选择“校核型”算法去做细微的调整。
3.1.2有相变的换热
套管换热器不很适合液体蒸发，因此相变只有蒸汽冷凝。
蒸汽冷凝可以在管程，也可以在客程。
蒸汽冷凝不仅仅是水蒸气，任何介质的蒸汽冷凝都是适合的。
图3.1壳程蒸汽冷凝时的冷凝液物性数据定义
蒸汽冷凝时，需要输入冷凝液和蒸汽的物性参数。
管程或者壳程的蒸汽冷凝，都有两部分物性数据。
“平均比热”右边的箭头按下，打开物性数据库输入冷凝液物性；
“蒸汽密度”右边的箭头按下，打开物性数据库输入蒸汽物性。
比如，100C的饱和水蒸气在沸点（100℃）下冷凝为饱和温度的水，使用XHeater物性数据库输入冷凝液的数据的步骤如图3.1所示。
务必注意：
输入冷凝液的物性数据，第2步骤选择“纯水”；
输入蒸汽的物性数据，第2步骤选择“饱和水蒸气”。
XHeater的物性数据有限，很多情况下这些数据由业主提供，或者用专业的软件计算的倒，此时需要手工键入。
下面给出一个例子：
凉水流量5000kg/h，从12℃加热到40℃，水走管程。
使用100℃的饱和蒸汽加热，出口为100℃的饱和水。
管道材质、保温、污垢等数据见计算。
图3.2壳程蒸汽冷凝计算
首先输入卫星数据，然后输入工艺等数据。
数据输入完成后，计算结果也同步出来，如图3.2所示。
管程的蒸汽冷凝计算非常类似，不再赘述。
3.2螺旋套管换热器
3.2.1简介
这种换热器和直套管相比，主要区别在：
●传热系数比较大；
●当“盘管直径”较小时候，阻力比较大；
●容易通过调整“盘管直径”来调整外形尺寸；
●小管径制造、安装比较方便；
●大管径对制造设备要求比较高；
●污垢难清洗；
●管程泄漏难维修。
螺旋盘管换热器的和直管换套管热器的计算差别不大，它多了一个结构参数螺距，需要用户指定。
螺距是指相邻两个盘管管心距离，用外管外径的倍数表示。
螺距的最小值是1，此时盘管一圈紧挨着一圈，没有缝隙。
当有保温层时，螺距必须大于1，以便留出空隙安装保温层。
图3.3给出了一个螺旋套管换热器的例子，图3.4是它的结构示意图。
图3.4螺旋套管结构示意图
图3.3螺旋套管换热器
下面是XHeater生成的计算报告，它可以保存为Word（*.doc）文件：
XHeater计算报告
~~~~~~~~~~~~~~~
0.基本参数
设备形式螺旋套管-
计算类型设计型-
流型逆流-
要求富余度10%
管径自动计算是-
1.外管数据
工艺数据
流体相态单相流体-
流体类型冷流体-
不凝气体0.00%
质量流量3599.9712kg/h
入口温度50.0000C
出口温度57.7364C
环道热量32300.0048W
环境热损1235.0293W
物性数据
平均比热4.1751kJ/（kg.K）
密度986.3006kg/m3
动力粘度0.5027cP
导热系数0.6520W/（m.K）
壳程参数及计算结果
管程数3.7000程/圈
管外径89.0000mm
管内径73.0000mm
螺距1.5000倍外管径
盘管直径600.0000mm
壳体材质低碳钢-
保温材料岩棉板,壳-
保温层厚0.0000mm
环境温度-20.0000C
流速0.7466m/s
压力降6.3487kPa
污垢热阻0.0001m2.K/W
环道膜系数33774.1884W/（m2.K）
环境膜系数13.1296W/（m2.K）
管外表壁温53.3866C
保温外壁温53.3866C
2.内管数据
流体类型热流体-
质量流量7199.9424kg/h
入口温度80.0000C
出口温度76.0000C
内管热量-33534.7651W
平均比热4.1918kJ/（kg.K）
密度973.2761kg/m3
动力粘度0.3314cP
导热系数0.6726W/（m.K）
管程参数及计算结果
管外径60.0000mm
管内径42.0000mm
管子材质低碳钢-
流速1.4832m/s
压力降5.8134kPa
膜系数9242.2721W/（m2.K）
3.简明计算结果
运行结果进度：
100%-
传递热量33534.7651W
平均温度差24.0835C
壳程热损3.8236%
总管长6.8000m
总传热系数1202.4589W/（m2.K）
理论面积1.1580m2
实际面积1.2818m2
实际富裕度10.6892%
3.3夹套釜
3.3.1简介
夹套釜加热器和直套管换热器有相似的几何结构。
所不同的是这种结构实际上是一种容器，因为它的中心有很大的空间来容纳流体。
在夹套釜计算中，有一个重要的概念（参数）空时，它是容器的重要参数之一。
容器的体积为V，注入容器的流体的体积流速为v，空时τ定义为：
（3-1）
空时的物理意义是，流体注满容器所需要的时间。
作为容器（反应器、加热釜等）的设计指标之一，空时常常是预先规定的，XHeater同样需要用户规定它。
在XHeater中，V是加热釜中心的体积。
对于液体来说，V是有效液位以下的体积；
对于气体来说，V就是釜的体积。
XHeater在计算夹套釜加热器时候，如果是设计模式，并且选择了“管径自动计算”，那么在釜内径≤800mm时候，会使用管道系列的直径，当釜内径>
800mm时候，所有直径（包括外壳的外径、内径）都使用计算值而不使用管道直径系列。
在设计模式完成后，如果觉得有必要调整各个直径，请选择“校核模式”，然后微调这些数据。
图3.5是一个夹套釜计算的实例。
图3.5是夹套釜计算的实例
需要指出的是，没有搅拌的夹套釜，中心流体的换热膜系数一般而言相当低，因此釜中流体的温度变化（升高或者降低）都很小，不要期望它能有较大的加热或者冷却温差。
XHeater会在未来的版本中增加搅拌，尽管它已经超出了换热器的狭义范围。
第四章系统参数
4.1概述
Xheater有一些预定义的常数，这些常数是按照经验或者习惯定义的，你可以根据自己的需要设置（更改）它的数值。
应当注意的是，更改这些常数需要丰富的知识和经验，否则不要轻易修改它。
4.2设置参数
图4.1设置系统参数
按下“U工具”菜单，打开设置界面你就可以设置了：
直接修改参数值，如图4.1所示。
设置参数后，对于当前计算立即起作用。
要让设置永久起作用，请按下“保存”；
要恢复缺省值，请按下“恢复缺省”。
这些参数的含义比较清晰，不再赘述。
附录术语
质量流量
流体单位时间的通过质量，kg/s。
入口温度
流体进入换热器的温度，℃。
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