氨气冷凝器设计及其要点

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正确掌握氨系统制冷装置辅助设备的操作资料

正确掌握氨系统制冷装置辅助设备的操作资料

正确掌握氨系统制冷装置辅助设备的操作一、冷凝器1.水冷式冷凝器应有足够的冷却水量。

如有两台以上冷凝器,应调整好水阀,务使每台水量基本均匀相等。

立式的分水器应全部装齐,不应短少,避免水量分布不均或不沿管壁下流。

2.根据高压表所示的压力与冷凝压力差(比差值越大,系统空气越多),压力表指针摆动的情况(摆幅越大,空气越多)等,分析是否放空气。

3.正常工作时除放油应关阀,其它阀应全开。

经常观察冷凝压力,表示压力最高不得超过1.5MPa/cm2。

4.一般一个月左右应放油一次,半年至一年清除1-2次水垢和污泥(视水质而定),水垢厚度不应超过1.5mm。

每月用酚酞试剂(纸)检查其出水,如漏氨则试纸变红。

二、贮液桶(亦称高压贮液桶)1.正常工作时,放油阀是关闭的,其余各阀均应开启,液面计阀要微开或全开。

2.正常使用时,桶内液面应在50%左右,不宜忽高忽低。

液面最高不应超过70%,最低不少于30%。

在氨不足的情况下,如有2台,则可停用一台。

将不使用桶的液氨送出,但其贮液面不能低于20%(出液管口不得在出液面之上)。

3.要经常观察桶内液面高低,判断系统供液情况。

贮液器和冷凝器上的压力表读数应相同,不得超过1.5MPa/cm2,贮液器内有油或有空气应及时放出。

三、低压循环桶1.液压应在液面计1/2左右。

液位过高易造成低压机来霜。

此时应设法在压缩机起动前先开启氨泵,送出部分液氨。

玻璃液面计有时会显示假相,应清除。

存油器应存满冷冻油。

存油器换新油时,应先关阀两边的阀门,然后才能开下部的放油阀。

2.停车前应减少或停止供液,降低液位。

循环桶的膨胀阀开启度应适当,不应忽大忽小,基本保持动态平衡。

3.冷库排管、冷风机冲霜前应提前关闭进液阀,约15min。

冲霜时应控制低压循环桶液位,不得过高。

冲霜用的进液阀(膨胀阀)不宜常开,更不宜开得过大。

应先开大后开小,开开关关间歇的进行,否则将会使冷库温度上升很快。

四、氨泵1.根据低压机耗油量和冲霜次数,每季度至少放油一次。

氨冷凝器选型手册

氨冷凝器选型手册

氨冷凝器选型手册氨冷凝器是氨制冷系统中不可或缺的关键设备之一,它将压缩机排出的高温高压氨气冷凝成饱和气态液体。

在氨制冷系统中,冷凝器的选型非常重要,它直接关系到系统的冷凝效果和能量利用效率。

本文将为大家介绍氨冷凝器的选型手册,包括选用原则、选型参数和计算方法等。

(一)选用原则1. 冷凝器的选型应根据系统的制冷负荷要求进行,以确保冷凝器能够满足系统的冷凝需求。

2. 在选型时应考虑到周围环境温度的影响,如果环境温度较高,应选用具有较大冷却面积的冷凝器。

3. 在选型时还要考虑到系统的运行压力,选择适当的冷凝器以保证系统的正常运行。

(二)选型参数1. 冷凝器的冷却面积:冷却面积是冷凝器的重要参数,它直接影响到冷凝器的冷凝效果。

通常情况下,冷凝器的冷却面积应根据系统的制冷负荷和氨气流量确定。

2. 冷却剂侧水的流量:冷却剂侧水的流量也是冷凝器的重要参数,它影响到冷却剂在冷却器内的流动速度。

一般来说,冷却剂侧水的流量应根据冷却水的温度和压降确定。

3. 冷却剂侧水的温度:冷却剂侧水的温度对冷凝器的性能有很大影响,冷却剂侧水的温度越低,冷凝效果越好。

因此,在选型时需要考虑到冷却剂侧水的温度范围。

4. 冷却剂侧水的压降:冷却剂侧水的压降是指冷却剂在冷凝器内经过一段距离(一般为一段管道)后所产生的压力损失。

在选型时需要考虑到冷却剂侧水的压降范围,以避免因压降过大而降低了冷却剂的流速。

5. 管系的选型:冷凝器管系的选型也是冷凝器选型的重要参数之一,包括管径和管道布局等。

一般来说,管系的选型应根据系统的设计要求和现场实际情况进行。

(三)计算方法1. 冷凝器的冷却面积计算:冷凝器的冷却面积可以根据制冷负荷和冷凝温度差来计算。

冷却面积的计算公式为:Q=mc(pd-ps)/λ,其中Q为冷凝器的冷却负荷,m为氨气的质量流率,c 为氨气的比热容,pd为氨气的饱和蒸汽压力,ps为冷却剂蒸发温度时的冷凝器饱和蒸汽压力,λ为冷凝器的传热系数。

冷凝器的设计步骤_解释说明

冷凝器的设计步骤_解释说明

冷凝器的设计步骤解释说明1. 引言1.1 概述冷凝器是一种重要的热交换设备,广泛应用于各个工业领域。

它的主要作用是将具有高温高压态的气体或蒸汽通过传热过程转化为液体。

冷凝器的设计步骤是确保其能够有效地将热量散发出去,并满足特定工作条件下的要求。

本文将详细介绍冷凝器的设计步骤和相关原理。

1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。

首先是引言部分,对冷凝器及其设计步骤进行概述并阐明文章结构。

接下来,在第二部分中,我们将详细讨论冷凝器的设计步骤,包括了解工作原理、确定设计要求以及选择合适的冷却介质和传热方式。

在第三和第四部分中,我们将介绍正文内容,并提供相关要点进行说明。

最后,在结论部分对设计步骤进行总结,并展望未来可能的改进和建议。

1.3 目的本文旨在为读者提供关于冷凝器设计步骤方面的全面指南。

通过深入了解冷凝器的工作原理、设计要求及选择合适的冷却介质和传热方式,读者能够更好地理解和应用这些步骤于实际工程中。

同时,本文还将为读者展示如何进行改进和提供宝贵的建议,以促进冷凝器设计的发展与创新。

2. 冷凝器的设计步骤2.1 了解工作原理在进行冷凝器的设计之前,我们首先需要充分了解冷凝器的工作原理。

冷凝器是一种用于将气体或蒸汽转化为液体的热交换设备。

通过冷却和压缩气体或蒸汽,使其内部分子能量降低,从而实现相变为液体,并释放出大量热量。

2.2 确定设计要求确定设计要求是冷凝器设计过程中非常关键的一步。

在这一阶段,我们需要考虑以下因素:- 待处理气体的性质和特点:包括气体流量、温度、压力等参数。

- 冷凝器的使用环境:包括环境温度、环境压力等因素。

- 冷凝液排放方式:确定液态产物的排放方式,例如采用重力排放还是泵送排放等。

- 性能要求:根据应用需求确定效率、能耗等性能指标。

2.3 选择合适的冷却介质和传热方式在设计冷凝器时,我们需要选择合适的冷却介质和传热方式以达到预期效果。

常见的冷却介质包括空气、水和制冷剂等,而传热方式则有对流传热、辐射传热和传导传热等。

氨气冷凝吸收塔__概述说明以及解释

氨气冷凝吸收塔__概述说明以及解释

氨气冷凝吸收塔概述说明以及解释1. 引言:1.1 概述氨气冷凝吸收塔是一种常用的工业设备,用于去除氨气中的杂质和废热,以提高氨气纯度和节能。

它通过将氨气与冷却水接触并进行化学反应,将废热转移给冷却水以实现冷凝效果,并利用吸收剂将杂质分子吸附并含溶于其中。

本文将对氨气冷凝吸收塔的工作原理、技术要点以及其优缺点进行详细阐述。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行讲述。

引言部分首先介绍了文章的概述和目的,然后对文章整体结构做了简要说明。

接下来的章节涵盖了工作原理、实现技术要点、优缺点分析等内容。

最后,在结论部分总结了主要观点和研究结果,并对未来研究和使用提出展望和建议。

1.3 目的本文旨在全面介绍和解释氨气冷凝吸收塔的相关知识。

通过对工作原理的深入剖析,读者能够更加清晰地理解氨气冷凝过程的基本原理以及吸收塔的构成和组成部件。

此外,本文还将重点讨论实现氨气冷凝吸收塔所需考虑的技术要点,并分析其优缺点及未来发展方向,以期为相关领域的研究者和工程师提供参考和启示。

以上是关于文章“1. 引言”部分的详细内容撰写,希望对你有所帮助。

2. 氨气冷凝吸收塔的工作原理:2.1 氨气冷凝过程的基本原理氨气冷凝是一种常见的物理吸收过程,用于将氨气蒸汽从废气中去除。

其基本原理是利用填料和吸收剂之间的接触,使废气中的氨气被吸收剂吸附并转化为液体形式。

此过程中涉及到质量传递和热传递。

在冷凝阶段,由于废气中的水蒸汽以及一部分其他溶质进入吸收塔后,遇到较低温度下的冷凝界面,并与吸收剂接触。

在接触过程中,水蒸汽和其他溶质被吸收剂迅速降温并逐渐转化为液体相。

同时,这些被吸附物从废气中转移到了吸收剂中。

2.2 吸收塔的基本构成和组成部件一个典型的氨气冷凝吸收塔包括以下主要部件:填料层、进口装置、出口装置、循环泵和循环器以及底板。

填料层是吸收塔中的重要组成部分,用于增加接触面积,促进废气和吸收剂的混合。

常见的填料包括泡沫塑料、陶瓷环和金属丝网等。

蒸氨塔冷凝器的优化设计

蒸氨塔冷凝器的优化设计

图 1 回 流 冷 凝 示 意 图
回流 冷凝 与顺 流冷 凝 相 比 , 在 相 同的 流量 下 回
流冷 凝传 热 效率 高于顺 流冷凝 2 O 左右 , 但 压降 在 此 条件下 也 明显高 于顺 流冷凝 , 例如 : 在 绝压 I i 0 k P a下 , 蒸 氨气量 为 2 0 0 0 0 k g / h , 温度 由 8 5℃ 降低 到 5 8℃ 。换 热 器 直 径 为
文章编号 : 1 0 0 5 —8 3 7 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 —1 9 —0 2
氨碱法 纯碱生产 中, NH 是 作 为 中 间 介 质 存 在, 在 工艺生 产过 程 中它周 而 复始 不断循 环 , 而这一
走管 程 , 母 液 走壳程 , 蒸氨 汽从蒸 氨塔 顶 出来 后直接
示 。将 冷凝 器放 在蒸 氨 塔 旁 , 一 般 采 用 的 是顺 流 冷
凝, 蒸 氨气 可 以走 壳程 也 可 以走 管程 。根 据 工艺 要 求而定。
气体 出
回收 , 寻 求合 理 的工 艺 装 置 , 尽 可 能地 实现 节 能 、 高 效、 低耗 。

1 蒸 氨 塔 冷 凝 器 两 种 冷 凝 方 式 的 比较
2 . 3 减小 带 液量 为 了尽 量 的 减小 带 液 量 , 我 们 除 了从 流 速要求 。若 采 用 回流 冷凝 方
式, 虽然传 热完全能够满 足工艺要求 , 但 由于管 内流速
高导致压降大 , 气体带液量也较 大 , 这 在工艺上是不允
许, 采用 回流冷凝合理的方案计算结果见表 2 。
摘要 : 介 绍 了蒸 氨 塔 冷 凝 器 的 一 般 形 式 , 及在设计选型过程 中的注意事项 , 重 点 说 明 了 采 用 回 流 冷

冷凝器设计说明

冷凝器设计说明

冷凝器设计说明一、引言冷凝器是一种热交换设备,主要用于将气体或蒸汽冷凝成液体。

在各行各业的生产过程中,冷凝器起到了至关重要的作用。

本文将详细介绍冷凝器的设计原理和注意事项。

二、冷凝器的设计原理冷凝器的设计原理是基于热传导和传热的原理。

当高温气体或蒸汽进入冷凝器时,通过与冷却介质接触,热量会从气体或蒸汽传递到冷却介质中。

在这个过程中,气体或蒸汽会冷却下来,并逐渐凝结成液体。

三、冷凝器的设计要点1. 温度差:冷凝器的设计要考虑冷却介质与气体或蒸汽之间的温度差。

温度差越大,传热效果越好,但也会增加冷凝器的尺寸和成本。

2. 冷却面积:冷凝器的冷却面积需要足够大,以确保热量能够充分传递给冷却介质。

通常采用多管或片状结构来增加冷却面积。

3. 冷却介质:冷凝器的冷却介质可以是水、空气或其他液体。

选择合适的冷却介质需要考虑工艺要求、环境条件和能源消耗等因素。

4. 流速和压降:冷凝器的设计要合理控制流速和压降,以确保冷却介质能够充分流过冷凝器,并保持稳定的工作状态。

5. 材质选择:冷凝器的材质应具有良好的导热性和耐腐蚀性,以确保冷却介质和气体或蒸汽之间的有效传热。

四、冷凝器的类型1. 管壳式冷凝器:管壳式冷凝器由管束和外壳组成,冷却介质流过管束,气体或蒸汽流过管内。

这种冷凝器结构简单,传热效果好,广泛应用于化工、制药等行业。

2. 管板式冷凝器:管板式冷凝器由多个平行管板组成,冷却介质通过管板流过,气体或蒸汽流过管内。

这种冷凝器结构紧凑,适用于占地面积有限的场所。

3. 直接冷凝器:直接冷凝器是将冷凝介质直接喷洒在气体或蒸汽上,通过冷凝介质的蒸发吸收热量,实现冷凝。

这种冷凝器结构简单,传热效果好,适用于高温气体或蒸汽的冷凝。

4. 间接冷凝器:间接冷凝器是通过换热器将冷却介质与气体或蒸汽隔离,使其通过换热器壁传热。

这种冷凝器结构复杂,但可以避免冷却介质与气体或蒸汽直接接触,适用于对冷却介质有特殊要求的场合。

五、冷凝器的设计注意事项1. 设计合理的冷凝温度和冷却介质流量,以满足工艺要求。

年产30万吨合成氨工艺设计

年产30万吨合成氨工艺设计

合成氨是一种重要的工业原料,广泛应用于农业、化工、医药等领域。

为了满足市场需求,设计一套年产30万吨合成氨的工艺流程是非常必要的。

以下是一个关于年产30万吨合成氨工艺设计的详细描述。

1.原料合成氨的主要原料是氢气和氮气。

在设计工艺流程时,需要考虑原料的纯度和供应。

可以选用化工厂附近的气体供应公司作为原料供应商,以确保原料的质量和稳定性。

2.反应器反应器是合成氨工艺中最关键的设备之一、合成氨的主要反应是哈贡斯法,即通过高温和高压下将氮气和氢气反应生成氨气。

反应器的设计需要考虑反应温度、压力、催化剂的选择和载体的设计等因素。

3.冷凝器由于反应生成的氨气含有大量热能,需要通过冷却过程将其转化为液态。

冷凝器的设计需要考虑冷却剂的选择、冷却剂的流量和温度等因素,以确保氨气能够高效地冷凝成液体。

4.吸收器合成氨工艺中经常使用吸收器来去除氨气中的杂质,如二氧化碳等。

吸收器的设计需要考虑吸收剂的选择、吸收剂的流量和浓度等因素,以确保氨气的纯度符合要求。

5.除尘器合成氨工艺中会产生一些固体颗粒,需要通过除尘器去除。

除尘器的设计需要考虑除尘剂的选择、过滤面积和过滤速度等因素,以确保固体颗粒能够有效地被去除。

6.控制系统合成氨工艺中,需要精确控制反应温度、压力、物料流量等参数。

设计一个可靠的自动控制系统,能够对这些参数进行监控和调节,以确保工艺的稳定性和安全性。

7.能耗优化在工艺设计中,需要考虑能耗的优化,以减少生产成本和环境影响。

可以采用节能设备、优化工艺流程和回收废热等措施,减少能源的消耗。

8.安全设计合成氨是一种具有较高毒性和易燃性的化学物质,因此在工艺设计中需要重视安全性。

需要设计安全设施,如泄漏报警系统、防爆设备等,并制定严格的操作规程和应急预案,以确保工艺的安全进行。

以上是关于年产30万吨合成氨工艺设计的一个大致描述。

根据具体的实际情况和要求,还需要进行更为详细的工艺设计和设备选择。

工艺设计的关键是在保证产品质量和生产效益的基础上,实现能源节约和环境友好。

氨系统冷凝温度

氨系统冷凝温度

氨系统冷凝温度一、引言氨系统是一种常用的工业制冷系统。

在氨制冷系统中,冷凝器是一个关键组件,它用于将氨气冷却至液态,以便在蒸发器中再次蒸发。

冷凝温度是冷凝器的一个重要参数,它直接影响到系统的制冷效果和能耗。

本文将深入探讨氨系统冷凝温度的影响因素以及控制方法。

二、影响氨系统冷凝温度的因素2.1 环境温度环境温度是影响氨系统冷凝温度的主要因素之一。

在高温环境中,冷凝器散热效率较低,冷凝温度较高。

因此,在设计氨系统时,需要考虑环境温度的变化范围,并对冷凝器进行合理选型和排布,以保证较低的冷凝温度。

2.2 冷凝器设计冷凝器的设计对冷凝温度有着重要的影响。

冷凝器的换热面积、管道布局、冷却介质流量等参数都会影响冷凝器的散热效果。

合理设计冷凝器,提高冷凝效率,可以降低冷凝温度,提高系统的制冷效果。

2.3 冷却介质冷却介质的种类和流量也会对冷凝温度产生影响。

一般来说,选择高效的冷却介质,增加冷却介质的流量,可以提高冷凝器的散热效果,降低冷凝温度。

2.4 清洁程度冷凝器的清洁程度对冷凝温度的影响也不可忽视。

堆积的灰尘、脏污会阻碍冷凝器的散热效果,导致冷凝温度较高。

因此,定期清洁冷凝器是降低冷凝温度的重要措施之一。

三、控制氨系统冷凝温度的方法3.1 合理设计与选型为了控制氨系统的冷凝温度,可以从设计和选型两个方面进行优化。

3.1.1 冷凝器的设计优化在设计过程中,应根据实际需求选择合适的冷凝器类型,并根据具体情况确定换热面积、管道布局等参数。

同时,还应考虑冷凝器与其他系统组件的协调性,确保整个系统的制冷效果和能耗达到最优化。

3.1.2 冷凝器的选型优化在选型过程中,应综合考虑冷凝器的制造商声誉、产品性能、价格等因素,选择品质可靠、性能优越的冷凝器。

同时,还要根据实际运行条件,合理选择冷凝器的材质、型号和规格,以确保其能够在不同环境下可靠运行并满足工艺要求。

3.2 控制冷却介质流量冷却介质流量直接影响冷凝器的散热效果和冷凝温度。

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氨气冷凝器设计及其要点
石来嗣
【摘要】本文通过讨论采用Aspen EDR设计氨气冷凝器的实例,阐述了在氨气冷凝器设计过程中的需要考虑的因素.阐述了一般情况下设计管壳式换热器换热器的过程,着重介绍了氨气冷凝器设计过程中型号等参数选取以及设计过程的要点.【期刊名称】《传动技术》
【年(卷),期】2016(030)003
【总页数】5页(P40-44)
【关键词】Aspen EDR;冷凝器;换热器设计要点
【作者】石来嗣
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240
【正文语种】中文
【中图分类】TK172
在化工行业中,换热设备占总装置费用的近30%和占总运行费用的近90%[1]。

由此可见换热器的能耗在化工行业中占有巨大的比重,所以换热器的优化显得尤为重要。

在换热设备的发展中,管壳式换热器较为普遍,但是在不同条件下,由于其结构的局限性,操作条件的不确定性,以及物理性质的多变性和优化手段的缺乏导致换热器传热效率低下,本文就通过Aspen EDR设计氨气冷凝器模拟计算的案例,来介绍换热器设计的一些方法以及要点。

设计一台汽提塔顶部的氨气冷凝器,工艺条件如表1:
1.1 换热器选型
本次设计任务案例属于纯组分饱和蒸汽冷凝,可选用立式壳程冷凝或者卧式壳程冷凝。

由于氨气的冷凝传热系数很高并且不容易结垢。

取立式壳程冷凝,可使冷却水沿着换热管内壁呈膜状流下,冷流侧的传热系数就会相应提高,从而使得总传热系数也会相应提高。

此种方法对比卧式壳程冷凝效果更优,故采用立式壳程冷凝结构。

1.2 换热器结构
氨气,冷却水的污垢系数较小,可选用固定管板形式较为合理,前封头选B型,
壳体选E型,后封头选M型。

换热器主要部件与代号详见GB/T151-2014《热交换器》。

在开始设计任务之前,首先需要了解物料的物性,在物性确定的情况下方能进行下一步的设计,否则结果会出现巨大的偏差。

本例中工艺条件表只提供壳程侧入口的流量与压力,但未给出入口温度,所以我们需要求出氨气在16bar下的露点温度。

Aspen EDR是美国AspenTech公司推出的一款传热计算工程软件套件,其具有
完善的物性数据库。

在本案例中,我们采用Aspen EDR来模拟物性。

热流体是纯组分,我们设定压力在16bar,温度范围0℃至100℃,模拟计算22个点,观察氨气在这个范围内的汽化分率,如图1:
从中可知氨气在16bar下,从100℃接近42℃时,汽化分率从1直接降至0,因为是纯组分流体,可判断可以判断氨气在该点附近开始冷凝,故其露点温度接近42℃。

为了精确露点温度,温度范围40℃至44℃,取10个点,重新模拟,得出精确的露点温度为41.41℃。

在设计过程中,有效合理的选取已知条件可以是设计更优秀。

过量的输入已知条件,可能会造成过定义现象。

3.1 工艺流程确定
根据已知条件,其中热流侧入口温度定义为42℃。

为避免温差过小引起的水量过大,冷却水温升定位5℃[1]。

热侧入口汽化分率为1表示为全蒸汽,出口为0表
示为全冷凝。

冷流侧未发生相变,进出口都为0。

冷流侧的质量流率未知,留下一个自由度。

由于本次设计任务定义热流侧全部冷凝,冷流侧的质量流率未知,若根据经验确定,软件将会以数据全面的那一侧为基准进行计算,可能会造成过冷现象。

饱和蒸汽在冷凝器中发生相变,冷凝后的液体流速远低于气体,造成在过冷段的传热系数非常小,影响整体的传热系数。

过冷段的出现可能还会引起底部积液,积液高度与其平均温差没有方法可以计算判断,此种情况下的传热系数无法确定。

3.2 换热器结构定义
根据GB/T151-2014《热交换器》标准,换热管外径定为19mm,壁厚2mm,
换热管中心距定为25mm。

折流板选择常用的单弓形。

安装方式选择立式。

设备
材料定义为碳钢。

进入Aspen EDR计算。

3.3 设计计算结果分析
设计运行结果如图2:
从图中,我们关心的项目有:
1. 热阻: 壳程与管程的热阻基本均衡,管程略微偏大,也在允许范围之内,不需要做强化传热。

2. 流体压力降:壳程与管程的压力降均在工艺要求的条件内。

3. 流体流速:管程流速为1.64m/s,处于0.6~3.7m/s范围内,壳程流速
1.17m/s小于推荐的最大流速36m/s[2]。

4. 换热面积余量:换热面积余量为1%,面积余量过少。

可以从两方面考虑,增加换热管长度或者增加换热管布管数。

无疑这两种方法能解决问题,但是也会增加制造的成本。

所以,我们应该通过优化流路路径,以提高总传热系数以提高换热效果。

5. 进出口压力降分率:本例中的压降分率,如图3。

一般建议进出口的压力降不超过30%。

从结果分析来看,管程侧的进出口压力降
比率符合要求。

壳程进出口的压力降不合理,可以通过增大管口的方式来实现降低压力降。

6. 壳程流股分布分率:如图4。

这次案例中,壳程侧的流股分布。

Middle这一栏中错流(crossflow)分率0.5,可
以进一步优化。

根据流路分析法,尽量提高错流(crossflow)的分率有利于传热,
同时也需要控制其他流股的分率。

基本方法为:
(1) 减小换热管与折流板之间的间隙。

(2) 减小折流板与筒体内径之间的间隙。

(3) 在适当工况下增加旁路挡板。

(4) 调整布管结构保持合理的折流板间距。

将设计计算出来的参数进行分析,针对不满足工艺的要求的数据进行重新修正,参照现行标准,对设备尺寸进行圆整。

方法如下:
(1)根据现行钢管标准GB9948-2013《石油裂化用无缝钢管》选则。

设备外径
Φ273,由于之前设计壳程进出口压降分率过高,所以考虑加大管口。

又壳程进口为气相,所以管口外径定义为Φ114mm,出口是液相,所以管口直径可以小一些,选择外径Φ60mm。

管程进出口因为没有发生相变所以都定义为外径Φ89mm。

(2)根据GB/T151-2014调整折流板管孔与换热管外径间隙0.4mm,为优化错流
流股,折流板与筒体内径间隙可调整调整为2mm,标准上为2.5mm。

(3)调整布管方式,由原来的正三角形排列改为转角三角形排列,增大间隙优化错
流流股。

同时由于之前设计时的换热面积余量仅有1%,故换热管长度调整为6000mm,此种规格也是换热管常用规格。

设计校核结果如图5。

设计结果为:型号BEM 273-0.3/1.8-24-6/19-2Ⅰ。

[3]。

具体结构参数:内径257mm,换热管规格Φ19×2,长度为6000mm的碳钢管,
换热面积为24m2,管中心为25mm,换热管数量为68根,折流板切口42%的单
弓形折流板,间距为245mm,管程数为2。

工艺参数:换热面积余量13%,符合规定。

流体压力降与流速符合规定。

进出口
压力降分率如图6:
壳体进出口压力降均在25%以内,符合规定。

流股分率,如图6:
从表中,middle栏中的,错流(crossflow)提升至0.57,比之前的0.5更为优化。

我国的能源利用率低,能源消耗与其他发达国家相比又偏高。

虽然我国能源储量较多,但人均能源分配与世界其他相比也是处于一个较低的水平,形式不容乐观。

因此,在化工工业中比重占有40%左右的换热器,只需将其效率提升一点,对于国
家的整个能源来说也是具有重大战略意义的,所以换热器的设计优化也显得尤为重要。

在满足工艺要求以及安全许可的情况下,用较少的换热面积,以及较低的压降,较少的金属材料,设计出的换热器无疑能创造更大的利润。

因此,设计开发换热器的过程,需要严谨对待。

总结下来,设计换热器要注重以下几个要点:
(1)工艺过程:要了解这台换热器的用途,要知道用于冷凝,加热,蒸发,冷却等
的换热器的工艺过程,以及各公益工程的特点。

(2)物性:要了解换热器冷流和热流的物性数据,若是物性不了解,那么操作压力
与各种温度点都无法确定,下道工序就无法进行。

就更不用谈优化设计。

(3)换热器结构:换热器的结构种类繁多,在特定的介质与工况下,选择适当型式
的换热器结构,既能减少工作量,也能优化设计的质量,更能减少成本与资源消耗。

在传热设计过程中,第一次的设计往往是不理想的,需要后期校核调整。

在校核时,就是调整换热器的几何尺寸参数。

常见的有调整换热管,折流板与筒体的间隙,优化错流分率,提高总传热系数。

若对结构不熟悉,便无法调整优化。

(4)换热器的制造:存在一少部分的换热器设计人员,由于不了解换热器的制造,所以设计的换热器的结构无法生产。

比如,将换热管与折流板的间隙设定过小,管孔公差配合设计过小,导致无法将换热管穿进折流板之中。

过大又会产生漏流,影响整体传热效果。

【相关文献】
[1] 孙兰义,马占华,王志刚等,换热器工艺设计[M],北京:中国石化出版社2015.3,1页.
[2] 刘巍,邓方义等,冷换设备工艺计算手册第二版[M],北京:中国石化出版社2008.7,3页.
[3] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T151-2014.热交换器.北京:中国标准出版社,2015.。

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