[发明专利]一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于软件开发技术领域，尤其涉及一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统。

背景技术

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到大家认可的换热工艺设计计算方法，也没有完善的行业的通用设计标准。随着工艺流程或热物性参数不同，换热工艺计算存在许多差异，成为缠绕管式换热器设计标准化过程中的绊脚石。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前缠绕管式换热器的工艺计算必须有专业人员进行分析设计，因此本权利通过设计一种类似过程设备强度计算软件SW6，使更多的工作人员能快速准确的设计一台缠绕管式换热器。

目前换热工艺复杂，设计效率较低，随着工艺流程或热物性参数的不同，换热工艺的计算存在许多差异，没有公认的换热器工艺设计计算方法，缺少缠绕管式换热器设计标准。

螺旋缠绕管式换热器是一种主低温换热器。换热过程中有关参数的计算不准确：换热工艺流程不同，换热管的缠绕方式不同，几何结构尺寸的确定方法不一致，特别是在传统的缠绕方式中多股进料时各股管束的规格及缠绕方式不一致，相关几何参数的计算结果不稳定。壳程流体不同的流动方式和内部缠绕管束复杂的几何结构，对壳程流体流场和温度场变化的影响还不清楚；相变过程、相变段的不确定性和两项流的复杂性和可变性等许多因素，造成壳程流体与内部管束群换热机理复杂，传热介质的热物理参数不易计算，表面对流换热系数不易确定。单股流、双股流和多股流换热器的换热功能是单一的，由于进料股数增多，换热过程越复杂，设计计算周期越长，产品开发率越低。在有限元分析方法的仿真研究中，缠绕管式换热器模型文件非常庞大，不能进行综合分析。这些问题给缠绕管式换热器的系列化和标准化带来了困难。

解决上述技术问题的难度和意义：在工艺过程中有缠绕方式不同，相关物理参数不明确，使用的材料不同。是否发生相变过程造成壳体的换热机理发生变化，传热系数不易计算，传热面积很难估计。单级换热器的换热功能太单一，多股换热器进料股数太多导致换热过程太长，换热机理不明确。因此产品开发率低。在有限元分析方法的仿真研究中，缠绕管式换热器模型文件非常复杂，不能进行综合分析。这些问题给缠绕管式换热器的标准化造成巨大的困难。在此形势下解决缠绕管式换热器的自行设计国产化、系列化具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种螺旋缠绕管式换热器换热分析系统及分析方法。

本发明是这样实现的，一种螺旋缠绕管式换热器换热分析方法，包括：