htri手册(中文)

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1、1百度文库帮手网 w w w .365x u e y u a n .c o m 免费帮下载 文库积分资料1本文由j i c h a o 1515贡献p d f 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看。HTRI Xc h a n g e r Su i t e 5.0HTRI Ex c h a n g e r 使用手册一、 换热器的基础设计知识1.1 换热器的分类 1按作用原理和实现传热的方式分类 (1)混合式换热器；( 2)蓄热式换热器； （3）间壁式换热器 其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类 ： (1)管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、U 型管

2、式 (2)板式：板翅式、平板 式、螺旋板式 (3)管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式 (4)液膜式：升降膜式 、括板薄膜式、离心薄膜式 (5)其他型式：板壳式、热管 2按换热器服务类型分类 ： (1)交换器(Ex c h a n g e r ): 在两侧流体间传递热量。(2)冷却器(Ch i l l e r )： 用制冷剂冷却流体。 制冷剂有氨(Am m o n i a )、 乙烯、 丙烯、 冷却水(Ch i l l e d w a t e r )或盐水(b r i n e )。 (3)冷凝器(Co n d e n s e r )：在此单元 中，制程蒸汽被全部或部分的转化成液体。 (4)冷

3、却器(Co o l e r )：用水或空气冷却， 不发生相变化及热的再利用。 (5)加热器(He a t e r )：增加热函，通常没有相变化，用 如 Do w t h e r m 或热油作为热媒加热流体。 (6)过热器(Su p e r h e a t e r )：高于蒸汽的饱和 蒸汽压进行加热。 (7)再沸器(Re b o i l e r )：提供蒸馏潜热至分流塔的底部。-1-HTRI Xc h a n g e r Su i t e 5.0(8)蒸汽发生器(St e a m g e n e r a t o r )（废热锅炉(w a s t e h e a t b o i l e r )）

4、：用产生 的蒸汽带走热流体中的热量。通常为满 足制程需要后多余的热量。 (9)蒸馏器(Va p o r i z e r )：是一种将液体转化为蒸汽的交换器，通常限于除水以外的液体。 (10)脱水器 (Ev a p o r a t o r )：将水蒸气浓缩为水溶液通过蒸发部分水分以浓缩水溶液。 1.2 换热器 类型 管壳式换热器(Sh e l l a n d Tu b e Ex c h a n g e r )：主要应用的有浮头式和固定管板式 两种。 应用：工艺条件允许时，优先选用固定管板式，但下述两种情况使用浮头式 ： a ) 壳体和管子的温度差超过 30 度，或者冷流体进口和热流体进口温度差超

5、过 1 10 度；b ) 容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质。 命名是以 TEMA 的原则命 名； 壳侧类型(对压降和热传递产生重要影响)： E程数为 1，最常用； F程数 为 2，需用纵向挡板分流壳侧流体。为避免折流板太厚，壳侧设计压力低于 10p s i ， 最好小于等于 5p s i (0.35Kg /c m 2G)，设计温度小于 180；压降较大，为 E 壳程的 8 倍。G 分裂流，折流板在中间，把流体分为两股； HDo u b l e s p l i t Fl o w 双分裂流JDi v i d e d f l o w 分流，一进二出，无折流板，应用于冷凝过程中用来降低压降 ，

6、压降值是 E 型的 1/8； KKe t t l e Re b o i l e r 再沸器，一般是热虹吸，常用于蒸发 壳侧中所填充的液体，一般汽化率大于 50100%。通常 液体的高液位要浸没过换热 管，需有液位控制； XCr o s s Fl o w 交叉流，要求壳侧压降和流速非常低，因此可降 低换热管振动的可能性，但流量分布不均匀(在 壳侧入口处)是最大的一个问题。 1. 3 换热器壳型及封头选取小结 (1)E 型及 F 型可选折流板形式最多，流道最长，最适p a g e 1用于单相流体；当换热器内发生温度交叉，需要两台或两台以上的多管程换热器串联才能满足要求时，为减少串联换热器的台数，可

7、选择“F”型 ；(2)G 型及 H 型多适用有相变流体，多用于卧式热虹吸再沸器或冷凝器；并建议 设置纵向隔板，有利于防止轻组分飞溅、排除不凝气、流体均布、加强混合；(3)G 型（分流）壳体较 F 型壳体更受欢迎，因为 G 型温度校正因子与 F 型相 当,但壳程压降比 F 型小很多；若压降还不能满足，可考虑 H 型；(4)X 型壳体压降最小，适用于气体加热、冷却和真空冷凝。 封头选择(前封 头的类型对压降和热传递没有影响，但后封头的型式会对压降和热传递产生影响)： (1) 通常选择选择“B”型作为前封头；-2-HTRI Xc h a n g e r Su i t e 5.0(2) 对于水冷却器，

8、当管侧需要定期清洗，且管侧设计压力小于 10b a r （g ）时 ，前封头可选择“A”型； (3) 对于固定管板式，宜选择“M”型作为后封头；这种换 热器类型应用于无需对壳程进行机械清洗及检查但可 用化学清洗的情况； (4) 对于 浮头式，应选择“S”型作为后封头。浮头式换热器的壳径应大于 DN300。管侧和壳侧 都可进行机械清 洗，但需要较多工时卸除管束； (5) 对于外填料式浮头“P”和外密 封式浮头“W”型的换热器不能在中国设计和制造； (6) 对高压换热器前封头宜选择D 型； (7) U 型管式，管束外表面可用机械清洗的方法。U 型管的结构不适用于污 垢系数较大的情况，立式再沸器 不

9、可选用 U-Tu b e ； (8) 可抽换式浮头（后端浮头型T） ：管束与壳之间的空间(Cl e a r a n c e )相对较大，因此所给定的壳尺寸中含有 的管 数比其他构造的型式要少，管侧和壳侧皆可机械清洗。 选型指导：壳侧和管侧有污 垢：A_S； 壳侧和管侧无污垢：B_M 管侧无污垢：B_U； 服务于高压：DEU 壳侧无污 垢：N_N；从价格上来说：B_U1.0 0.5气体 5.0 30 3.0 15最高流速(m /s ) 3.0 3.7适宜流速(m /s )HTRI Xc h a n g e r Su i t e 5.0循环水(处理的) 海水 海水 钢管 含铜镍的管 铝铜管 0.6

10、0.9 0.750.9 0. 750.9 不同黏度流体的常用流速 黏度/c P Vm a x /m /s 1500 0.6 1500 500 0.75 50 0 100 1.1 100 35 1.5 35 1 1.8 0.6，E0.15， A 最 好小于 0.1， 但最大不超过 0.2。如果 B 流型小于 0.6，那是因为折流板间距(Ba f f l e Sp a c i n g )太小，需要增加其值；C 流型 一般要小于 0.1，可增加铅封带(s e a l i n g s t r i p s )来降低其值；可试着调试 c r o s s p a s s e s (折流板数)值；F=0 或接

11、 近 0，若F 值过大，可调整管程中管子的排列方式(t u b e p a s s a r r a n g e m e n t )，使 F 流体改变 流动形式以满足要 求； (2)在右下角“Ve l o c i t i e s ，f t /s e c ”中，如果折流板是 Se g m e n t a l b a f f l e s ，则 Cr o s s f l o w 和 Wi n d o w 较大值与较小值 的比值要在 1.01.5之间，最好接近 1；如果折流板是 NTIW b a f f l e ，则 Wi n d o w /Cr o s s 23。若不满 足要 求可试着调试 b a f

12、 f l e c u t 值，但最大不得超过 45。b a f f l e c u t 值最好在 1735，b a f f l e s p a c i n g 值最好在 20100Sh e l l ID。- 21 -HTRI Xc h a n g e r Su i t e 5.0(3)第 13 行中 EMTDMTD(F/G/H)，其中：MTD冷热流体间的平均温度 差；MTDt 2 ? t 1 t l n 2 t 1 漏液和旁路(By p a s s )流的温度修正系数，其 值必须要大于 0.8，否则计算结果不正确；(F/G/H)F、G 和 H 壳程热传递修正系数，其余的壳程型式此值为 1.0。

13、(4)Ov e r d e s i g n 对不易结垢流体其值5；对易结垢流体 5Ov e r d e s i g n 10。 (5)换热管内液体流速应该为 13m /s ，气体流速应该为 930m /s 。 (6)对于 蒸发工况，压降约为 0.1b a r ，其他工况约为 0.20.68b a r 。 BTU-Br i t i s h Th e r m a lUn i t ，1BTU=1.055k J，1k c a l 3.9683BTU。四、其他类型的换热器4.1 再沸器(Re b o i l e r ) 分为 k e t t l e 式和热虹吸式(Th e r m o s i p h o

14、 n )两种。 (1) Ke t t l e 式： Sh e l l Ge o m e t r y 中选择 K 型壳程 入釜体小头端的直径 ID 中输入釜径在 Re b o i l e r 的 Bu n d l e d i a m e t e r 中输 输入指定冷流体在壳侧， 同时在 p r o c e s s 中指定冷流体为沸腾相(Bo i l i n g )冷热流体的性质和工艺参数，开始模拟。 (2)Th e r m o s i p h o n 式：也有两种，水 平热虹吸和垂直热虹吸。 水平热虹吸：壳程水平定位 Re b o i l e r 的 Re b o i l e r t y p e

15、 中选择 Fo r c e d Fl o w Re b o i l e r 如果指定了需要的静压头(Re q u i r e d l i q u i d s t a t i c )，程序就会通过不断调整冷流体流速和 出口蒸汽分率反复计算来达到- 22 -HTRI Xc h a n g e r Su i t e 5.0你指定的值。当指定静压头后，最好把换热器的热负荷输入(如果已知)，因为如p a g e 12果不输入，会大大增加程 序运行的时间；如果未指定需要的静压头，程序会自动计算 出一个值来满足工艺条件的需要 口和出口热虹吸管的尺寸 指定入指定工艺条件和物流的物性参数，对于真空热虹吸，要么指

16、定冷流体在各种压力下的热释放曲线，要么利用 Pr o g r a m -Ca l c u l a t e d o p t i o n 。因为在低压时 ，压力对气液平衡的影响非常 大 开始模拟，结果报告会给出热虹吸管压降。垂直热虹吸：参数设置同水平热虹吸，唯一的不同是把壳程定位为垂直。五、换热器的系统设计5.1 换热器的温度测量和控制方案 1. 对平时不需要检测温度，只有开车时才测 温处，管道上设置温度计套管（TW）即可，需要时再装入温度 计，如下图。注：图中冷却水管不能完全切断，冷却水侧不需设膨胀用安全阀，但应考虑换热 管破裂工况(当换热器低 压侧的压力高于高压侧的 11/13 时需设)；冷却水和物料的 出口均设有温度计套管，供测温用。 2. 对生产中需要经常测量温度处，可设就地温 度计（TG） ，如下图。- 2