冷凝冷却用螺旋板换热器的设计计算.pdf

第?卷第?期转料与化工!#%&()#+,.山姆)?/冷凝冷却用螺旋板换热器的设计计算赵焕栋杜 富仁0山东莱钢焦化厂1摘要介绍了螺旋板换热器在无相变和有相变热文换过程中的应用情况,并以轻油冷凝冷却器的设计计算为例,探索了拓宽螺旋板换热器应用范围的前景.主题词2螺旋板换热器一玲凝冷却应用一探索%,3!4)4(,5(556馆5,74&83(+)#一一)49)4它:&)5;+7,+&),9!)5=,5;?!+50%,(5;#)54,7 苗!+,5)5=84#%,.8&)5=,5;164+)454&(6)3+4&+/?=6+(=4&,+)4(5;,5=(4(,56,74&6(+)#一3#)4&)4:&)5;+(54&3+,66,7&)+:&)5;(4&)5=(4&,!43&)6&)5;:3#,+(5;4&3+,63 467,+,)=5(5;4&6,3,7)33#()4(,57,+4&63(+)#一3#)4&)4:&)5;+8!4,+=628(+)#一#)4&)4:&)5;+一%,5=56)4(5;)5=,#(5;33#()4(,5一:3#,+)4(,5在焦化工业中,换热装置占有重要的位置,因此提高换热器的效率是节能降耗的重要组成部分.近 几年来,我厂在无相变的热交换场合已广泛采用螺旋板换热器代替列管式换热器,收到了显著的节能效益.但在有相变的热交换过程中应用螺旋板换热器的还不多,现就我厂轻油冷凝冷却用螺旋板换热器的设计计算为例,以探索拓宽螺旋板换热器应用范围的前景。轻油蒸汽压力./)轻油蒸汽进口温度/?轻油出口温度 冷却水进口温度?冷却水出口温度/.轻油蒸汽和水蒸汽共凝点的计算/工艺计算#计算条件/././进入冷凝冷却器的物料轻油/;&轻油回流/?;&水蒸汽/?;&操作条件设共凝温度为 时,有,./.0./#)设共凝温度为/时,则有3,.?/./亏/?,/#3)式中2,、.、,、,一分别为轻油和水在 、/时的饱和蒸汽 压,)根据以上两次假设可得出,共凝温度应在?姗料与化工!#衣%&()#4,6 66/年月/,%之间,/可由下式求得2一0,凡1?.一十/0。,1一0。,1./一0./.10.?/./1一0./.1一式中2一系统总压力,)轻油蒸汽和水蒸汽共凝物中轻油量可按下式计算2?./?、,./.下于入只一不石 万/;,#5/,现将列管式换热器改为螺旋板换热器。/.?热4计算/.?./共凝点前放出的冷凝热0阶段120/?/一?1?./?/.?0/?一 1/?0?/一?1?&二/?#式中2?.一轻油的冷凝热,;/.?一轻油在?/?间的平均比热,0;1?/、?一水蒸汽在/?、,%时的焙,;?.?共凝阶段放出的冷凝热荟阶段12一?./?又?/?/?&/式中2?/一水蒸汽在 时的冷凝热,;%?皿位已/.各阶 段轻油和冷却水的温度分布图第?卷第?期橄科与!#%抽()#化工+,侧哭吧?0/1冷却水给热系数兔冷却水定性温度又0/.?又毕里华1 2一.?.?.6通道当量直径=2一909十1?.又./0./1一.雷诺准数二/.8010?1轻油蒸汽冷凝的给热系数)#轻油蒸汽的平均饱和温度4,0/?十 1?/在此温度下轻 油蒸汽的冷凝潜 热+一?;设壁温4,?则蒸汽与壁面的平均温度为24,二0/?1?一.?此温度下轻油的物性为2密度2.;粘度拌,.:#,一)6导热系数入,./?01蒸汽与壁面的平均温差4/一?设冷凝液膜层为层流0_,?/1,则轻油蒸汽冷凝的给热系数为2一/0黯,。、,./?.?又?又.、。上上 入一万面石面蔽丽万蔽不一二?.0,%1则壁温_2=22下2料2.?.?/一 普兰特准数+2%拌2沃/.?/又/一“.?.由于_2,故按下式计算。值。一4#)4),几?.又/.又 .?.十/.计算结果与所设4 一?接近,假设成立。_)一。.。?奥_。+。0/.?零1月 少.),904一4,1拜4?.火.0/一?1平均直径几0=?,1?0.十.1?.?冷却水被加热时取.则冷却水的给热系数为2一。.。?:夕二舅具:。“:.,。1轻油蒸汽污垢热阻?姑料与!#乙%&()#化工+,6./年月_2./一01碳钢导热系数入一.80,%1#/./.占.。止二导_#_以#)入#/./.、.,.、,二注二十二.去二书 子 是李./一忍./一?./.?一”一冷凝液膜层为层流0_.?/1,则轻油 蒸汽冷凝的给热系数为2/.0黯1。一0鹦恕黑斋共集笋卫,。?01?/阶段的传热系数.0#1冷却水给热系数吸冷却水的定性温度4二一0?.?.1?一.,%在此温度下冷却水的物性2密度?;,导热系数沃?一.?0 1一/01?水蒸汽的冷凝给热系数丸?时水蒸汽的冷凝潜热为!,!#%&(),+,时水的物性为!密度丫,?%,.)/,粘度拜,一012+又,0一34一导热系数入,#015%+6)7/8设冷凝液膜层为层流79:、,0 08,水蒸汽的冷凝给热 系数为!二;,015%+2又?%,1又%0?00丫?1012+,0一。5粘度拌!#01,0一2341比热?!#,%8)789:#3!#0102 火01%52?+1%01,0一2一255 ,%又01 0#,5,+2+,%5 25 50号矍丛8一“+7/&,7 8轻油汽与水汽共凝的给热系数4 轻油汽冷凝的给热系数久已知共凝温度?,此温度下的轻油汽冷凝潜热为.8),设壁温,#5.&?1则蒸汽与壁面的平均温度为=拓一7?58)#,此温度下的轻油物性为!密度丫=一+,1)/,枯度料=#%12又,0一34一比热?,一08)7导热系数入,#01,56)7/1 8蒸汽与壁面间的温度差一?一5#5,设。,5,%20 又2+,%50 0,5,2+,%50 0一50%)7/,?8则壁温,4!=以!4!4!0+义20150%,又?0+50%,一51 与假设15 接近,故假设成立。求得的9:、#2,9:一,+二?.?又?十丫?.?,?由于_,则、一。?:撇:洲。二:6。一“,?兴肇1一“2 10?1轻油冷却的给热系数)#由于壁间油水混合物中水量很少,故可忽略。轻油平均温度4#一0 1?,设壁温?,则轻油与壁面的平均温度为4 0?1?,该温度下轻油的物性为2密度2;,粘度科,/.6:#,一,。.?比热%,一/10;1导热系数入2./01体胀系数3/:#。“/流体与壁面的温差4一?一?一,则与所设4,二?接近,故所设成立。0 1计算传热系数.取轻 油污垢 热 阻_2二/.又/一 0,1./,/,。,.,.二,二2 下十二 下言二十下言一二十一匕 入,十/.了不,%1传热面积的计算/?/?.?/./又?.二?.?一?.二/.?+/.火/一/.由于+,.,./故入,、。二.下下吸肠4.+1“7/总传热面积为2?.?十?./.?.?/.螺旋板通道长度一 9?.?义/.?./9././.螺旋圈数5与螺旋外径?,式中2、5一实验常数,由+拉斯霍夫准数+的乘积决定格一=,80台1二,?0占1一.之:./0./.1./。?0./.1一些竺二上二 全 二拌盆.又.?/义/一“0/.又/一 1?/圈取5一5圈,则?。二=05#10占1二.0?/10./.1?拐料与化工!#%&()#代托.犯/年月一.与所设?,.6接近,故假设成立。?压力降的计算?./冷却水通道的三阶段值见表?。三阶段值计算结果 0)1表?2 2 2.总总 。.。?.01 式中2磊:黔。/?二1缪螺旋板换热器各设计参数5,一单位面积上的定距柱数,5。/按上式计算的结果见表/。冷却水通道的计算结果0)1表/2 2 2.总总?/换热面积螺旋板长度螺旋板宽度螺旋体外径螺旋通道宽度螺旋板厚度螺旋中心直径?.?./9/.?。.6#一.,#6占 一.=二.?.?轻油汽通道的忽略水蒸汽,第#、阶段用下式计算式 中2军+,.。沙止卫1一。2:毕/,一拜)一一流体的质量流速,;0,61/?/义././?.?;061第阶段用下式计算一0鬓:黔。/?。1缪结论原设计轻油冷凝冷却器采用 列管式换 热器,面积为?.,改用螺旋板换热器 后,传热系数有大幅度提高,并可相应减少传热面积。使用寿命也明显高于列管式,还可有效减缓介质的结垢。我厂的生产实践表明,在焦化工业中,螺旋板换热器有可能全面替代列管式换热器,这将对焦化工业的技术进步和节能降耗产生重要影响。0收稿时间2/年月1谢兴衍编辑0上接 第?页1该喷咀可实现从单烧焦炉煤气到单烧高炉煤气的任意比例燃烧,也可使锅炉实现煤气和煤的任意比例互相替代,每个喷咀的燃烧能力为0喷咀前煤气压力为)1。最大燃烧能力?.&焦炉煤气燃烧能力.?&高炉煤气最大燃烧能力/.&喷咀工作煤气压力 )0最低)1经一年多的生产实践表明,改造后的喷咀具有操作灵活简单、调节范围宽、火焰稳定、铺展性好、不回火、不脱火及对煤气压力适应能力强等特点,四台/4锅炉的年节煤效益可达?多万元.改造前后单台锅炉的操作参数见表。单台锅炉 的操作参数项项目目炉膛沮沮过热汽温温烟气温温燕汽产量量度度度,度,度,4&单单烧高炉煤气气?/煤煤和高炉煤气气?/.?混混烧烧/?/。?两两种煤气混烧烧/?/?/?0收稿时间2/年月1