第44卷第4期2007年8月化 工 设 备 与 管 道PROCESSEQUIPMENT&PIPINGVol144 No14
Aug12007
用AutoCAD解决换热器布管问题初探
陈卫红
(常州冠铭机电有限公司,常州 213144)摘 要:针对换热器布管设计中遇到的问题,提供了一种AutoCAD的解决方案,并给出了布管的分布情形。实践证明它对换热器布管设计起到了有力地辅助作用。关键词:AutoCAD; 换热器; 布管中图分类号:TQ051.5
文献标识码:A
文章编号:100923281(2007)0420041204
DiscussionofMethodtoArrayTubesinHeatExchangerbyUsingAutoCAD
ChengWeihong
(ChangzhouGuanmingMachineryandElectricityCo.,Ltd,Changzhou 213144)
Abstract Withrespecttotheproblemsencounteredinthelayoutofheattransfertubes,onemethodbyusingAutoCADwasproposedinthisarticle.Atthesametimes,theresultofusingthismethodwasalsopresented.strongsupportforthedesignofheattransfertubelayout.Keywords AutoCAD,heatexchanger,tubelayout
Ithasbeenprovedthatthismethodwillgive
现实工作中,在进行换热器设计时常会碰到如下问题:
(1)根据筒体直径和布管中心距来寻求最多的布管数量;
(2)根据布管数量和布管中心距来寻求最小的筒体直径;
(3)根据筒体直径及布管数量来寻求最大的布管中心距。
上述问题的常见处理方法是先根据经验估算,再通过试算或绘图确定,不但费时费力,而且容易出错。虽然有关换热器标准
[1～3]
1 程序介绍
程序适用范围如下:
(1)应用环境:AutoCAD2000以上版本;(2)换热器类型:固定管板式换热器、U形管式换热器和浮头式换热器;
(3)管程数:1程、2程、4程(管程布置形式为“σ”型);
(4)换热管排列方式:正三角形排列,对称分布(如图1所示)。
中提供了外径为<19
[4]
mm及<25mm两种规格的换热管的布管案例,但输
2 编程思路
对于固定管板式换热器和U形管式换热器,程序将按GB151—1999的要求,根据输入的换热管外径d及筒体内直径Di自动计算出布管限定圆直径
收稿日期:2007201217
作者简介:陈卫红(1973—),男,工程师。现从事机械设计审核及质
量管理工作。
入参数都是标准值;在PVCADV3.0软件包中对
问题(1)有解决的描述,但对其余问题却没直接提及,因此有必要寻求一种简便可行的布管设计方法。根据目前国内大多数工程制图采用AutoDesk公司的AutoCAD软件的实际情况,按换热器国家标准
[6]
[5]
的要求,这里提供了一个内嵌式的AutoLISP程序,较好地解决了上述问题。
・42・
化 工 设 备 与 管 道第44卷第4期
DL;对于浮头式换热器,则需要直接输入布管限定
圆直径DL。然后根据输入的管程数、布管中心距S
及分程隔板槽两侧相邻的管中心距Sn等参数,求出在布管限定圆DL内的理论管位总数,并给出其分布情况。工程中实际布管数量和分布情况则可在此基础上进行调整得到,由此辅助布管设计,提高了换热器布管设计速度。
分布:9(54)
给定条件下换热器理论管位总数N:472说明
(1)见图1,最大正三角形是指第一象限内的△ACD;最大正三角形右侧弓形是指第一象限内CD边以外的布管区GH、JK等,由左至右依次为第一层GH,第二层JK…;最大正三角形顶端弓形是指第一象限内△ACD上方的BC边以外的布管区EF等,由下至上依次为第一层EF,第二层…。
(2)管数分布:18(117)的含义是指:第一象限内△ACD的CD边以外的布管区有2层共18个管位。具体分布为:由左至右分别为第一层11个,第二层7个。
(3)管数分布:9(54)的含义是指:第一象限内△ACD上方的BC边以外的布管区有2层共9个管位。具体分布为:由下至上分别为第一层5个,第二层4个。
(4)理论管位总数N:在分度圆直径DL范围内的所有管位数量。实际最大管位数=理论管位总数N拉杆占用管位数(对U形换热器,实际最大U形管数量=实际最大管位数/2)。3.3 应用案例二(针对前言中的问题B)方法:将其它参数固定输入,根据预估输入的筒体直径值由程序进行试算。若最后计算出的理论管位总数N大于且最接近于给定管位数,则筒体直径即为所求。
举例如下:已知一2管程的U形换热器中Sn=100,U形管外径<25,S=32,数量为72根,拉杆占据2个管孔位,求给定条件下的筒体最小直径。
思路:由已知条件可得出给定的管位数为72×2+2=146。假设筒体内径Di=400,输入命令HEPN进行运算(方法同4.2)后可知理论管位总数
2
N为86。根据经验,筒体内径Di与管位总数N近似成正比,可知第二次试算的筒体直径Di值应在400×146/86=521左右。取Di=500进行第二次
图1 布管区示意图
3 应用介绍
3.1 程序加载
将程序用Windows的NotePad或AutoCAD自带的VisualLISP编辑器正确编辑后以HEPIPE2007.lsp文件名存盘于AutoCAD目录下的Support目录
中。启动AutoCAD,在命令行中输入(Load),或者在““HEPIPE2007.lsp”工具”菜单中的“加载应用程序”栏中进行加载操作,成功后在命令行输入HEPN启动程序即可。
3.2 应用案例一(针对前言中的问题A)
方法:直接运用本程序即可。举例如下:命令:HEPN
请输入换热管外径d:25请输入换热管中心距S:32请选择换热器型式_(S)浮头式/(U)U形管式/<(F)固定管板式>:f
请输入筒体内直径Di:800请选择管程数_4/2/<1>:4请输入y轴方向Sn:44计算结果如下:最大正三角形每边管位数:11
最大正三角形右侧弓形内的布管层数:2;管数分布:18(117)
最大正三角形顶端弓形内的布管层数:2;管数
运算,得出理论管位总数N为152。该值与给定值146相差无几,故Di=500即为所求。3.4 应用案例三(针对前言中的问题C)
方法:将其它参数固定输入,先将S取标准标值由程序进行试算。若最后计算出的理论管位总数N
2007年8月 陈卫红1用AutoCAD解决换热器布管问题初探・43・
大于且最接近于给定管位数,则S值即为所求。
举例如下:已知一单管程的固定式管板换热器中Di=800,换热管外径<25,数量为445根,拉杆占据4个管孔位,求最大的换热管中心距S(精确到1mm)。
思路:由已知条件可得出给定的管位数为445+4=449。假设S=32(标准值),输入命令HEPN进行运算(方法同4.2)后可知理论管位总数N为2
511,根据经验,管位总数N与S近似成反比,可知第二次试算的S值应在32×511/449=34.1左右。取S=34进行第二次运算,得出理论管位总数N为451。该值与给定值449相差无几,故S=34即为所求。
说明:
上述3.3和3.4案例中,由于试算的过程全部由程序完成,大大提高了计算精度,再加上经验取值,基本上运算2次就能确定结果,由此加快了布管设计速度。
(progn(initget7) ))
(setqdi(getreal“\\n请输入筒体内直径Di))>:” ))
) (if(/=hetyp“Slidehead” (if(>(/dp4)8)(setqdl(2di(30.5dp))) (setqdl(2di16)) ))
(setqrl(/(2dldp)2))
(setqrrl(atof(rtos(exptrl2)21)))
) (if(=hetyp\"Fixhead\")(progn (initget“124”
(setqtpn(getkword“\\n请选择管程数_4/2/<1
))>:”
))) (if(nottpn)(setqtpn“1”) (progn (initget“24”
)) (setqtpn(getkword“\\n请选择管程数_4/<2>:”))) (if(nottpn)(setqtpn“2”
)
)(setqsnx0sny0);;;iff (if(=tpn“1”
4 程序源代码
;;【注:程序中所有标点符号全部为西文字符】(defunnewerr()(princ))
;;;22222222222222222222222222222222222222222222222222222222(defunC:HEPN(/snxsnyrllekeyl1nleftnnsrr1
pxpypxynkeyppnlnp6sinbntopaxyhetypdldidptpnntotalltopcosbsxy)
(progn(initget7)
(setqsny(getreal“\\n请输入y轴方向Sn))>:”)(setqsnx0) (if(=tpn“2”
)(progn(initget7) (if(=hetyp“Upipe”
(setqsnx(getreal“\\n请输入x轴方向Sn)))>:” (setqsnxsny) ))));;iff
;;;2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 (setql1(320.25(+(3snxsnx)(3snysny)))) (setqaxy(30.5(+(30.5snx)(30.866
sny))))
(setqolderr3error3 3error3newerr) (initget7)
(setqdp(getreal“\\n请输入换热管外径d))>:” (initget7)
(setqpp(getreal“\\n请输入换热管中心距S))>:”) (initget“FixheadSlideheadUpipe”
(setqsxy(sqrt(+(exptaxy2)(exptrl2)l1))) (setqle(2sxyaxy))
(setqnl(1+(fix(/lepp))))
;;;222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
) (princ“\\n计算结果如下:”
(itoa (princ(strcat“\\n最大正三角形每边管位数:”nl)))
(setqhetyp(getkword(strcat“\\n请选择换热器型式_” “(S)浮头式/(U)U形管式/<(F)固定管板式
)))>:”
)) (if(nothetyp)(setqhetyp“Fixhead”) (if(=hetyp“Slidehead”
(if(=(remnl2)0)
(setqnp6(/(33(exptnl2))4)) (setqnp6(/(+(33(exptnl2))1)4)) )
(progn(initget7)
(setqdl(getreal“\\n请输入布管限定圆直径DL<
))mm>:”
・44・
化 工 设 备 与 管 道第44卷第4期
(setqkeyTnleft0nkey0n0ltop(list)) (whilekey
(setqns0n(1+n)) (repeat(+nln) (setqns(1+ns))
(setqpx(+(3pp(+nln21))(30.5pp(21
ns))(30.5snx)))
(princ(strcat “布管层数:”(itoa(12n))“;管数分布:”(itoantop)))
(princ(reverse(cdrltop))) ));;;iff1
;;;2222222222222222222222222222222222222222222222222222222
);;;if2 (if(=tpn“1” (setqntotal(+(33nl(12nl))(36nleft)1))
) (if(=tpn“4”
(setqpy(+(30.866pp(2ns1))(30.5sny))) (setqpxy(atof(rtos(+(exptpx2)(exptpy2))22)))
(setqntotal(34(+np6nleftntop))) (progn(setqnl(+nln21)) (if(=(remnl2)0)
(setqnax(/nl2))(setqnax(/(1+nl)2))) (setqntotal(2(34(+np6nleftntop))(32
nax)))
(if(<=pxyrrl)(setqnleft(1+nleft)))
(if(and(=ns(+nln))(=nleftnkey))(setqkey
nil))
);;repeat
(setqltop (cons(2nleftnkey)ltop)) (setq nkeynleft) );;;endwhile
) (princ“\\n最大正三角形右侧弓形内的”
)
));;; if2
(princ(strcat“\\n给定条件下换热器理论管位总数
N:”(itoantotal)))
(princ(strcat “布管层数:”(itoa(12n))“;管数分布:”(itoanleft)))
(princ(reverse(cdrltop)))
;;;222222222222222222222222222222222222222222222222222222
)(progn ;;;iff1 (if(/=tpn“1”
(setq3error3olderr) (textpage)(princ)
);;;totaldefun
;;;222222222222222222222222222222222222222222222222222222222(princ“HEPNtostart”)
(setqkeyTntop0nkey0n0ltop(list)) (whilekey
(setqns0n(1+n)) (repeat(/(12(+nln))2) (setqns(1+ns))
(setqpx(+(30.5pp(+nln21))(321nspp)
(30.5snx)))
(princ)
;;;222222222222222222222222222222222222222222222222222222
5 结束语
实践表明,应用该AutoCAD程序不但解决了工
程实际问题,而且提高了工作效率,减少了人为工作失误。笔者已用该程序多年,收到了很好的工作成效。由于程序内容不宜过繁,所以该程序没能提供自动绘制布管图功能,而是在计算结果中提供了布管区管数分布表,为CAD制图提供有力辅助。
(setqpy(+(30.866pp(+nln21))(30.5
sny)))
(setqpxy(atof(rtos(+(exptpx2)(exptpy2))2
2)))
(if(<=pxyrrl)(setqntop(1+ntop)))
(if(and(=ns(/(12(+nln))2))(=ntop
nkey))
参考文献
[1] JB/T4715—92.固定管板式换热器型式与基本参数[S].[2] JB/T4717—92.U形管式换热器型式与基本参数[S].[3] JB/T4714—92.浮头式换热器型式与基本参数[S].[4] 全国化工设备设计技术中心站.PVCADV3.0化工设备CAD
(setqkeynil) ) );;repeat
(setqltop (cons(2ntopnkey)ltop)) (setqnkeyntop) );;;endwhile
) (princ“\\n最大正三角形顶端弓形内的”
施工图软件包[M/CD].
[5] GB151—1999.管壳式换热器[S].
[6] 梁雪春,崔洪斌,等.AutoLISP实用教程[M].北京:人民邮电
出版社,1998.
