PVCAD管壳式换热器模块布管图的重编

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００５年第４期　·　５３　·　匡嘲　ＰＶＣＡＤ管壳式换热器模块布管图的重编　曹永军　（中国石化集团上海工程有限公司，上海２００１２０）　［摘要］介绍了ＰＶＣＡＤ软件包管壳式换热器模块布管图的计算机改进方法以及程序算法。　［关键词］ＰＶＣＡＤ；　管壳式换热器；　布管图　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｕｂｅ　Ｌａｙｏｕｔ　Ｄｒａｗｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｔａｂｕｌａｒ　Ｈｅａｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　ｉｎ　ＰＶＣＡＤ　Ｃａｏ　Ｙｏｎｇｊａｎ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００１２０）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ　ｏｆ　ｐｉｐｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔａｂｕｌａｒ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ．ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｍｏｄｕｌｅ　ｉｎ　ＰＶＣＡＤ．　［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ＇ｌ　ＰＶＣＡＤ，ｔａｂｕｌａｒ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｐｉｐｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｄｒａｗｉｎｇ　１　前言　由于ＰＶＣＡＤ软件包原布管图程序绘制的图形　误差较大，功能不全，尤其针对多管程布管，各个管　程内的布管数量差别较大，不能很好的作为实际应　用，为了解决这些问题，本文就布管图模块中的算法　于换热管外径的１／４；换热管外表面与邻近防冲板　表面之间的距离不小于６ｍｍ；换热管中心线与防冲　板板厚中心线或上表面之间的距离不大于换热管中　心距的√３／２。　（３）拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘；在　靠近折流板缺边位置处应布置拉杆，其间距小于或　等于７００ｍｍ。　进行了研究，对该模块重新进行了编制，使布管精度　满足了要求，可以方便地应用于工程中。　本文算法适用于《ＧＢ１５１—１９９９》规定的管壳式　换热器布管要求，见图１，包括固定管板式、浮头式　和Ｕ形管式换热器。　（４）多管程的各程管数应尽量相等，其相对误　差应控制在１０％以内，最大不超过２０　。相对误差　计算公式如下：　＜）　、＼＼　／厂＼　，＝ｒ＿—７、＼　、，　单管程　双管程　四管程　四管程　ＡＮ一　Ｊ、，ｃｐ　×１００％　式中：　一各程平均管数，Ｎｃ　＝总管数／管程数；　Ｎ一各程中最小（或最大）管数。　３换热管排列程序化实现　３．１程序流程图　／一、＼　／，ｒ、＼　＝＝］［＝＝　口口　口口　口［］　口口　口［］　［＝＝］［］［　＝了　＼　／　＼　／　六管程　针对用户的需求，确定的布管绘图程序算法如下：　要想绘制出合理的布管图，需要有特定的限定条　件，影响布管范围的条件之一是限定圆的大小，整个　Ｚ７７　八管程　四管程　六管程　图１管程方式　２换热管排列原则　换热管排列原则如下：　布管不能超过限定圆。计算出限定圆的大小后，可以　根据具体的管程数在限定圆内按最大布管数进行布　管。如果为Ｕ形管换热器，则针对此种换热器进行　处理，具体算法见３．２节（３）。然后得到最终的最大　布管数及排列方式。当用户输人布管数为０时按最　（１）换热管的排列应使整个管束完全对称。　（２）换热管应布满整个管程，且必须满足管束　最外层换热管的外表面与壳体内表面间的距离不小　大布管数方式排列，如果用户输人布管数不为０，则　维普资讯 http://www.cqvip.com ５４·　化工设备与管道　第４２卷　按用户输入的布管数进行排列，具体见３．２节（５）。　图２布管程序流程图　３．２主要程序模块的实现算法　（１）输人参数确定　要进行布管图自动化，需要输入的参数有：　ＬａｙｏｕｔＴｙｐｅ：布管方式：正三角、转三角、正方　形、转正方形　ＥｘｃｈｇＴｙｐｅ：换热器类型：固定管板式、Ｕ形管　式、浮头式　ＡｒｒＴｙｐｅ：排列方式：跨中、中心　ａ：换热管中心距　Ｄｉ：筒体公称直径　Ｆｃｂｄ：防冲板与筒体内壁间距　ｄ：换热管直径　Ｎｉｐ：人工指定布管数　ｐＡｒｒＴｙｐｅ：管程方式，见图１　（２）最大布管数的计算　任何类型的布管都可以分解成如图３第一象限　所表示的布管图块，只要确定了这部分的布管数，就　可以确定整个限定圆内的布管数。布管图块布管数　计算函数为ＬａｙｏｕｔＮｕｍ（ｂｌｏｃｋＮ），参数ｂｌｏｃｋＮ为　布管块的编号，核心算法如下：　图３单元布管图　１）６的确定　表１　ｂ的确定　布管方式　三角形　转三角　正方形　转正方形　６　口×ｔｇ（６０。）　口×ｔｇ（６０。）２　　√　／２　２）纵向布管行数Ｔｌ　的确定：　，一，　取整数　３）计算图块中的布管数Ｔｌ　ａ．计算限定圆ｘ坐标长度，ｒ为限定圆半径　ｚｃ“）一￣／Ｉ　ｒ２一（ｚ　＋ｉ×６）　Ｉ　其中ｉ为排管行号。　ｂ．每行的布管数Ｔｌ　，　∞＝　，取整数。　Ｃ．布管图块内的布管数Ｔｌ　ｎｙ　Ｔｌｘｙ＝　／２ｔＲＯＷ（ｉ）　４）总布管数的确定　ａ．图块内最右端直线上的管数　ｎｙｙ＝等，如果为中心排列且　为奇数时，，￣Ｊｌｕ　１。　ｂ．总布管数　分四种情况，如果ｚ　≠０，ｚ　≠０，则　…＝４ｎ　；　如果ｚ　＝０，ｚ　≠０，则　…＝４ｎ　一２ｎ　，当排列方式　为正方形时，”　＝４ｎ　一２ｎ　；如果ｚ　＝０，ｚ　＝０，则　＝４ｎ　一２（　＋　），当为正方形排列时ｌＺｓ　＝　４”　一２（”　＋　）且　加１，当不为正方形排列但为　中心布管时Ｔ／…加１；如果ｚ　≠０，ｚ　＝０，则　＝　４ｎ　ｙ一２ｎ　。　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００５年第４期　·　５５　·　５）关于多管程的处理　（３）Ｕ形布管处理　对于第一象限如图３所示只有一个布管图块的　情况，则依照上述方法就可以求出最大布管数。对　于第一象限如图４所示，具有多个布管块的时候，可　对于图４所示的Ｕ形管布管，当Ｓ小于Ｕ形管　最小弯曲半径时，采用图示的的排列方式进行布管。　主要算法如下：对３．２（３）结算出的布管结果进行处　以分别计算出每个布管块的布管数，然后对两个布　管块的布管数进行比较，当符合２．４中规定时，即找　出了一个合理的布管方式，然后绘制出图形。　图４多单元布管图　核心算法如下：　ａ．采用上述算法计算第一块的布管数‰　，和　第二块的布管数　。　：　ｂ．各程平均管数Ｎ　。的计算，　Ｎ　一　取整数　ｃ．相对误差计算　比较　，、　与Ｎ　的差值，取大值△　，则　相对误差为　＾　△Ｎ一　×１００　』　ｃｐ　ｄ．误差判比　如果△Ｎ小于１０　，则输出结果，反之则修正　防冲板与筒体内壁间距，重复上述计算过程，直至得　到合理结果为止。　图５　Ｕ形管布管方式　理，如果Ｓ小于Ｕ形管最小弯曲半径，则原布管结　果减小１排用于Ｕ形管的布图，如若第２排的间距　仍小于Ｕ形管最小弯曲半径，则原布管结果减少２　排。对于减少后的原布管结果采取原方式进行布管　绘制，而减下来的布管采用图５的方式进行Ｕ形管　布管。　（４）拉杆的处理　要对拉杆进行绘制，首先绘制出布管图，此时要　预留出在折流板上的布管数，然后在ＡｕｔｏＣＡＤ环　境中进行排放，根据拉杆排放原则手工绘制出拉杆　大小与位置，然后应用ＰＶＣＡＤ编制的ＡｕｔｏＣＡＤ　命令“Ｓｈｅｅｔ”，则保存拉杆位置与大小并返回主界　面，然后生成总图，就完成了此布管的绘制。　（５）人工输入布管的处理　当用户输入要布管的个数时，首先与最大布管数　进行比较，若大于最大布管数，则提示用户重新输入　或进行最大布管数布管，若小于最大布管数，则从最　大布管图中减去多余的布管数，直至满足要求为止。　具体方法为：若输入布管数与最大布管数差值　为４的倍数，则每个布管象限分别减少该差值的１／　４，在布管块内从最上一行开始减少１，依次每行减　少１，重复此过程直至满足要求；若差值不是４的倍　数，则按４的倍数处理，形成临时布管图，然后由用　户手工修改，并在ＡｕｔｏＣＡＤ环境中键人命令　“Ｓｈｅｅｔ”以形成最终的布管图。　４　总结　目前采用的布管方法及程序大大改进了原版本　的不足，使布管精度保持在５　以内，为用户进行换　热器布管工作提供了方便。　参考文献　［１］ＧＢ１５１—１９９９￣管壳式换热器》［ｓ］．国家质量技术监督局。１９９９　［２］《钢制列管式固定管板换热器结构设计手册》［Ｍ］．化学工业部　设备设计技术中心站。１９８４　［３］秦叔经，叶文邦。等．《换热器》［Ｍ］．化学工业出版社。２００３　［４］彭国伦．《Ｆｏｒｔｒａｎ　９５程序设计》［Ｍ］．中国电力出版社，２００２