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1、专辑化工炼油机 械通 讯 , 跳越腿圈麒晚跳复眺喊璐脚越圈鱿跳舞夙越喊然夙眺魁然藏醚夙眺威属璐越鲤 空冷器设计计算的某些问 缪 徽黝 谢宗治 兰州石油机械研究所 本文针对部 分 引进的空冷器 , 利用有关 的计算方法甘 某些 项目进行了 核算分析 , 并对空冷器的设计计算提出了一些建议 。 空冷器在我国应用已有十几年 的历史 , 在炼油工业中使用已相当普遍 , 且其型式 、 品 种也有了一定的发展 。 但是目前我国空冷器 的水平和国外相比还有较大差距 , 例如规格 品种少 、 制造工艺落后 、 尤其在设计计算上 差距更大 。 目前我国对国产空冷器性能的研 究还不够深入全而 , 工艺计算基本上按
2、 “ 冷 换设备工艺计算 ” 一书川进行估算 , 准确性 较低 。 为此 , 本文准备就我国引进的几个化工 装置空冷器 , 用有关的设计计算方法进行校 核与分析 , 以供设计人员参考 。 几个引进装置如下 上海石化总厂一日本千代田公 司简称 千代田 南京栖霞山化肥厂一法国克罗索一鲁瓦 尔公司简称一 , 辽 阳化纤总厂一法国金属 企业公 司简 称 南京烷基苯厂一意大利一赫德逊公司简 称意一赫 , 北京前进化工厂一西德公司简称 。 一 、 基本参数 一空冷器入口干空气的设计温度 资料一按当地最热月份的日最 高气温的月平均值 , 再加 。 资料一按当地七 、 八月的日最 高气温的月平均值 , 再加上
3、其值的左 右 。 资料 一假定一个设计温度 , 在 一年的时间内仅有时间内的温度超 过该值 。 下面把几个公 司所选取的干空气设计温 度列于表 。 从 表看 出 , 五个公司选用的设计气温 均低于资料 、 的推荐值 , 且 扒 、 一 、 千代田三个公司的设计气澎还低于 “保证率每年不超过 天的气温 ” 。 设计气温的高低 , 直接影响到抉热面积 及功率消耗 , 以资料中的北厂为例 , 如 果设计气温 由 提高到 , 则换热面积 增加 , 功率消耗增加 。 由此看 出 资料 、 所推荐的设针气 盆 有些偏 高 , 不够经济 。 建议采用 “保证率每年木超 过天 的气温 ” , 因为五天时间只占
4、全年时 间的 , 所以其不 足完全可以由换热面积 的余量及自动调角风机对风量的调节来 、 弥 补 , 这样即可保证工艺操作平稳 , 经济上也 是合理的 。 化 工 炼油机 械通讯年 表 干空气设计温度 一 “ 一 卜 卜 意一赫 卜 一 卜 灿 一 万 址 一 一贾 万 一 六 石 一 一 一 一面 升 一 。一 一 于 一 一石 一 一丽 极端最高 。 。 一仁蔽 ,厂 ” 保证率每年不超过大的气温 即 一一 一 一 兹 按资一 赢 的气 价扛 一 丽 一 一丽 因无辽阳气温资料 , 此栏是鞍山的气温资料 , 二 因无七 、 八月的日最高气温的月平均值资料 , 其值的 。 二热介质的出口温度
5、 选择热介质 出口温度与设计 气温之差 称接近温度的大小 , 直接影响到干空冷 设计的经济性 , 资料 推荐接近温度最好 大于一 , 至少要大于 。 下面把几 个公司所选取的接近温度列于表 。 供参考 。 此栏是 “ 最热月 , 日最高气温的月平均值 ” 再加 衰 从表看 出 , 除意 一赫公司设计的 接近 温度多数为以外 , 其余各公 司所选取的 接近温度一般均超过 。 经查 阅几个公司 的所有设计数据知 , 除工艺要求其接近温度 大于 的以外 , 其余均在 以内 。 所以 接近温度一般选一 为宜 。 度 公司名称 接近温度之 的台数接 接近温度 的台数 最低的接近温度 千代田意一赫一 近一
6、 一部一全 一 一 一 三最佳管排数 在资料 、 中都介绍了同一个最 佳管排数图 。 本文把几个公司设计的管排数 与按最佳管排数图查出的管 排数 产 进 行比较如表 , 从 表看 出 , ,所占比例 很 小 , 而绝大多数 今 。在核算总数 台 空冷器中 , 排管有台占 , 排管 有台占 , 排管有台占 , 、 、 排管总计有台占总数的 , 化工炼油机械通 讯揖 专 一 需特别指出的是公司的台空冷 器全 部选用排管 。 管排数应怎样选取 , 从上述统计数 字 看 , 最佳管排数图不 能作为依据 , 参考价值 也不大 。 选取管排数除了考虑 热介质入口温 度和传热系数外 , 还应考虑换热面积的大
7、小 和风机的特性 。 如公司设计的一台 空冷器 , 其换热量 只有大卡时 , 光管 换热面积只有米 , 相 当于小毫米长 米的管子根 , 根据 , 、 , 、 查最佳管排 数图得 二 排 , 显然这是不可能的 , 故 而设计选用排 。 再如公司设计的脱 戊烷塔顶 冷凝器 , 其热负荷为大卡 时 , 光管换热面积 为米 , 根据 ,、,、 查图得 排 , 显然这也是不 可能的 , 而实际设计选用排管 , 空气通过管束的压 力降为毫米水柱 , 这样选设备造价即可 降低 , 占地面积也可减小 , 且能较好的满足 风机压头 的要求 。 所以一般设计选排 即可 , 特殊情况再作特殊考虑 。 表管排数比较
8、表 公司名称千代田 二 , 二 产, , 。 一 意一“ 一 仓 数数数排总管台占 石二几占二二 盆口二二咨二盖二二几诊盆 二一该 二二 二二娜品一沂二二二 二二裂二 刃 福名 心 二 二 泥二咨之二二二二二二二二,离,二二二二二 , 翻月一,思 ,吕留二皇翔翻曰 ,里巴, 曰 止 卫 , 口 四管程数 选择管程数主要取决于允许的管程压力 降和热介质的入口温度 , 一般情况下热介质 入口温度 高且允许管程压力降大的时候 , 选 用多管程 。 这几个公司设计的台空冷器中 单管程台 、 双管程台 、 三管程台 、 四 管程台 , 最多的为十管程 。 如意 一赫 公 司 设计的再蒸塔塔顶冷却器 ,
9、介质为液态烃 , 入口温度为 , 允许管程压力降公 斤 厘米 , 设计选管程 , 计算压力降 为公斤 厘米 “。 二 、 有效平均温 差 一有效平均温差的计算 有效平均温差 一般按对数平均温差计 算 、 二 , 一一 , 一 , 一 。 一一 一几 一 一 式 中 一有效平均温差 一对数平均温差 一校正系数 。 按两 流体均不混合的 校正系数图查得 , ,、 一管 内介质进出口温度 , , ,、 一空气进出口温度 , 。 现用式对几个公司的空冷器的有效 平均温差进行核算 八 尹 其结 果列于表 。 从表看 出 , 在台空冷器中 , 有台 斗 么, 且全部为冷凝器 。 这说明流体 在空冷器中冷凝
10、时 , 要根据流体的状态采用 不同的方法计算有效平均温差 。 当流体在空 冷器中是无相变的冷却或单一饱和蒸汽冷凝 时 , 其传热量与流体温度成直线关系 , 用 式计算即可 。 对于过热蒸汽冷凝 、 多组 分蒸汽冷凝以及含有不 凝气的饱和蒸汽冷凝 等 , 其传热量和流体温度不成直线关系 , 就 应该用加权平均温差方法计算么 即按各区 间热量 的分配 , 分别计算各区间的对数平均 温差 , 然后计算加权平均温差 。 表中的台 今 的空冷器 , 是用加权平均温差计 化工炼 油 机械通讯年 算的 , 其中有台 产为么 的一 , 即如用 计算换热面积就要 比原设计给出 之换热面积大 。 , 这显然是不
11、合 理 的 。 据了解 , 目前炼厂空冷器采用加权平均 温差计算方法的还不多 , 这应引起设计部 门 的充分注意 。 裹有效 平 均通 差 二 。 一器 粉卜 不矿尽黔一 、一 卿 , , 一 意一赫 “ “ 一 博 田 魂凌“ “ 一 份今 一 合计 ”“ “ “ 二空气温升的猜算 在计算有效平均温差之前 , 首先要决定 空气温升 一 , 。 猜算空气温升的方法 除资料 介绍的猜算图外 , 最近在资料 中介绍了一种计算方法 。 一 , 。 一“ 有台 , 占 , 误差士以内的有台 , 占 。 另外值得一提的是公司的 台设备 , 与的误差全在士之 内 , 沐娜幸 嚼 娜 潇呢殆 洲 一 , 式
12、中一传热系数 , 大卡米 时 一空气温升校正系数 , 从下图查得 。 本文用式对儿个公 司的设计空气出口温 度 卜 进行核算 , 其核算值 见表 。 从表中看 出 , 在核算总数台中 , 核 算值 与设计值的误差在 士 以内 产才 才产 洲 洲洲洲 了了了了了了了了 空气温升校正系数图 衰 空气出口通度核算表 误差范围 公司 士士 一士 “ 一 褚 生 , 士。一士 司 ,士, 核合 一 台数 。 , , 台数 , ” 了 ” “ 算数 千代田 意一赫 计总占 专辑花 丫 工炼油机械通讯 启级 且有台在士之内 , 这是非常接近设计 值的 。 影响空气温升的因素除了式的几 个因素外 , 还与选择
13、的换热面积 、 管排数 、 迎风面风速等有关 , 因而很难用一个公式 全面准确的概括出来 。 在设计同一台空冷器 时 , 由于设计者选用的结构参数及空气参数 不同 , 最后猜算的空气温升可能也不一样 , 因而式只能供参考 。 三 、 空气通过管束的压力降 本文分别用布里格斯方法 即 公式和资料 的方法 公式对 几个公 司的设计压力降 。 进行了核算 , 其结果见表 。 裹管外压力降核算比较裹 结构 、 平 ”均 误差 “ 一 筱 管间距二 】哭 , 司片数 英寸型式 燕卜一一一一一, 一 一丁一一一一一 一刁 启广忆又人 ,卜,、 ,书, 、 写水两 、“ 产 “ 、“ , 。 嵌入一 。 嵌
14、 , 绕一 。 意一赫 嵌入 “ 毛 一 件 一 。 式 中 音 士 一。 ” 备 ” ”“ 一管排数 。 一管间最大 质量速度 公斤 米 “ 时 , 。一重力加速度,“, 米 时 , 一空气密度 , 公斤 米 “, 一翅片根部直径 , 米 一空气粘度 , 公斤米 时 , 、 一三角形管心距 , 米 , 等边三 角形时 二 。 一“ 一昼 里竺 、 ” 、 式 、 均为实验式 , 由于翅 片管制造质量不同及受到试样规格品种的局 限性 , 因而归纳出的计算公式也必然带有一 定的局 限性 。 例如用公式计算 , 对于 管间距为毫米或 。 毫 米 的 , 则 产 。 对于管间距为毫米的 , 则 尹
15、。 因而对于实际的压力降 , 目前只有通过 对产品的实验来求得 。 资料 发表的国产 空冷器系列管外压力降的计算公式式 是实验式 , 有实用价值 。 它与资料介绍 的计算公式相比 , 在相同条件下其计算结果 约低左右 。 如对式继续进行工业 标定 , 加以适当修正就可正式用于设计计算 中 。 ” ” 甲 式中一迎风面风速 , 米秒 , 甲一校正系数 。 高翅片甲 , 低翅 片甲 。 四 、 其 它 一设计选取的传热面积与计算的 传热面积 比较如表 。 表 了 传热面积 比较 化工炼油机 械通 讯 呀三 兰二 些 胜 翌竺巨回 上竺 豹捉个豹 。 平均 ,“ ” “” ” 。 “ “ ” ” “ 的比较见表 表风皿比较 一 ”一 ” ”一一 ” 一 公 司 千代田 意一赫 平均 叭尸, 飞, 州, 日翻叭 从表中看 出 , 传热面 积与 是 非 常接近的 , 没有超过
