三维CAD案例之壳管式换热器快速设计系统

　　随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌现。随着经济的发展，各种不同结构和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如石化、煤炭工业中的余热回收装置等。

　　壳管式（或管壳式）换热器作为应用最广泛的传统换热器。凭借其坚固的结构，且能选用多种材料制造，适应性极强，而广泛应用于各个行业。壳管式换热器是一种换热传导装置，由壳体、管板、管束、挡板及箱体组成。其最基本的构造是在圆形的壳体内加许多热交换用的小管，当加热的热媒为蒸汽时称为壳管汽一水换热器；加热的热媒为高温水时称为壳管水一水换热器，水一水换热器由于热交换小管内外都是水，因为小管两侧水流速接近，圆形外壳直径不能太大，当加热面积要求较大时，常几段连起来，故又称分段式水一水换热器。该类换热器常用于热水供暖系统，低温水空调系统及某些连续性用热水的生产工艺用水。作为生活热水供应，则需配备贮水罐。近年来，制冷市场呈现迸发趋势，市场上的换热设备也多种多样。其发展与未来创新也一直是市场导向与制造厂商关注的重点。

　　从企业的设计角度出发，三维、信息、智能是提高设计效率，确保设计质量的必然选择，三维设计、工艺和制造一体化是现代制造技术的发展趋势。在如此发展形势下，如何提高企业的设计规范以及设计效率成为企业必须要认真考虑的一个重大课题。今天我们将分享以Creo为基础的二次开发案例——壳管式换热器快速设计系统。

　　由于越来越多的企业已经不仅仅满足简单使用Creo软件，而是提出二次开发的要求以提高企业的竞争力。而快速设计系统就是Creo 利用 Creo 二次开发工具包，对 Creo 功能进行扩展的一种程序设计。Creo 是美国PTC公司推出的CAD/CAM/CAE软件集成包，它具有通用性、参数化等强大功能外还提供了很多二次开发的接口，如：Program、用户自定义特征（UDF）、API、ProToolkit、J-Link等。通过对Creo软件的二次开发，可以使软件具备更高的实效性，提高企业产品开发效率，缩短设计周期。

　　

　　项目背景

　　特灵空调身为英格索兰（ Ingersoll Rand ）旗下品牌，特灵是全球空调系统、服务和解决方案领域的翘楚。英格索兰的员工和旗下品牌，包括 Club Car®、英格索兰（Ingersoll Rand®）、冷王（Thermo King®）和特灵（Trane®） 共同致力于改善民用住宅和楼宇建筑的空气品质及舒适度，运输和保护食品及其他易腐品安全，并提高工业领域的生产率和效率。

　　特灵在全球为优化和改善楼宇建筑及家居环境提供完整的空调系统解决方案。作为英格索兰的成员之一，特灵秉承集团创造和持续发展安全、舒适、高效环境的理念，为客户提供优质、全系列的暖通空调产品及控制系统，并提供综合的工程安装、楼宇管理及零配件支持服务。特灵与英格索兰家族其他成员一起共同致力于建设一个持续进步、基业长青的世界。

　　特灵采用PTC参数设计公司的Creo Parametric 2.0作为结构设计工具，使用Windchill作为数据管理系统，在湃睿科技的帮助下全面开展自顶向下设计方法的深入应用；定制化的BOM编辑以 解决定制化BOM的繁琐问题；将各类壳管式换热器进行标准化的定制以解决设计效率的问题；将设计规范的融入在产品生命周期的初期就进行最大化的品控；将企标件根据地域进行划分以解决数据的高效重用，极大提升设计的效率；引入第三方进行二次开发和完善，也是企业在需求上提出深入的要求。

　　壳管式换热器快速设计系统项目实施

　　一、实施目标

　　特灵采用PTC参数设计公司的Creo Parametric 2.0作为结构设计工具，使用Windchill作为数据管理系统，在湃睿的帮助下实现自顶向下设计方法的深入应用、设计规范的统一、通用件库的高效应用、BOM的快速应用、各类换热器的快速设计愿景。

　　二、快速设计系统在产品设计中的应用的优势以及成果应用

　　1、结合当前产品设计痛点，通过对各个模块的功能开发，实现产品的快速设计；

　　2、将各个模块的耦合度降到最低，实现灵活配置；

　　3、集成PDM系统，使用Top-Down设计理念，优化设计方法；

　　4、全三维，高度的参数化关联，实现数据的快速更新变化；

　　5、高效的工具，极大的提升设计效率；

　　6、集成设计规范以及企业规范，极大的规范化新老员工的设计过程；

　　成果应用：

　　1.换热器外件：

　　

　　

　　2.换热器内件：

　　

　　3.水室组件：

　　

　　4.相关配件：

　　

　　三、快速设计系统的带来的价值

　　超过30个功能项，15个功能小项的软件功能开发，主要体现如下：

　　

　　结语

　　随着现代先进机械设计方法的快速发展，三维设计、工艺和制造一体化的发展趋势。我们可以看到，三维CAD与PDM/PLM系统的集成，使企业的设计资料能够有效的管理起来。与工艺系统集成了起来，使三维模型的应用不仅限于研发部门，而且深入到生产制造环境，使三维CAD的应用能够发挥更大的价值。而湃睿科技帮助企业最短周期内，成功从以2D为主的研发模式，平稳向MBD全3D数字化研发先进模式转型，实现研制质量提升，研制效率提高，研制成本降低；使企业通过更符合自身的改造进一步的提升企业竞争力。