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最新?lián)Q熱器設(shè)計指南匯總-全文預(yù)覽

2025-07-20 02:50 上一頁面

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【正文】 —尚可好—很好好尚可尚好—差差好好好好—很好好很好好尚好過冷/過熱降溫:中等過冷大的過冷大的過熱降溫寬的冷凝范圍尚好—好差很好很好尚好—好差尚好好好好差尚好—好好好好好好很好尚好尚好尚好差尚好尚好不可凝氣體:中等量大量很好很好好好—尚好尚好—差差好好好—尚可尚好好好混合物冷凝范圍:小—中等寬冷卻介質(zhì)結(jié)垢冷凝液有銹蝕冷凝液有結(jié)凍很好小心很好尚可很好好小心好尚可好尚可小心好—尚可尚可尚好好小心好尚可好好—尚可很好差很好差好—尚可好差—尚好好差 冷凝器的選擇⑴ 高效換熱器的特點(diǎn)及選型高效換熱器是指傳熱效率比普通換熱器更高的傳熱設(shè)備,它的特點(diǎn)是由于強(qiáng)化了傳熱,導(dǎo)致傳熱面積減少,熱強(qiáng)度提高。殼側(cè)窗中無管  1) 易結(jié)垢的流體在管內(nèi),便于清洗,如冷凝器的冷卻水一般走管內(nèi);2) 流量小的流體在管內(nèi),可以采用多管程,以便選擇理想流速;3) 腐蝕性強(qiáng)的流體,盡可能在管內(nèi);4) 壓力高的流體在管內(nèi);5) 兩流體溫差大時,給熱系數(shù)大的流體在管間,以減小管壁和殼體壁間的溫差;6) 與外界溫差大的流體在管內(nèi);7) 相變流宜走殼側(cè),如飽和蒸汽的冷凝在殼側(cè),因?yàn)槔淠^程對流速和結(jié)垢無要求,且便于冷凝液的排放;8) 粘度大的流體一般在殼側(cè),因?yàn)榈蚏e數(shù)時殼側(cè)的給熱系數(shù)比管內(nèi)高;9) 給熱系數(shù)低的流體在殼側(cè),可采用低翅片管強(qiáng)化傳熱;10) 立式熱虹吸式再沸器中,工藝流體走管側(cè),加熱介質(zhì)走殼側(cè);11) 翅片管換熱器中,高壓、較臟或腐蝕性流體走翅片管,因?yàn)樗鄬Ρ阋?,且易于清洗,并比外管有更高的?qiáng)度。這些材質(zhì)有效防止高溫腐蝕,尤其適用于設(shè)計溫度高于280℃,常用5 Cr 1/2 Mo或碳鋼鍍覆12Cr,最終選用的材質(zhì)由設(shè)計溫度、硫化氫含量、成本等因素決定。當(dāng)有成熟使用經(jīng)驗(yàn)時,也可選用其他牌號或其他材料的換熱管。純銅設(shè)計溫度不高于150℃;銅合金應(yīng)不高于200℃;l 純鈦和鈦合金材料的設(shè)計溫度不高于300℃;鈦復(fù)合板應(yīng)不高于350℃。設(shè)計溫度超過425℃的容器選用1Cr1/2Mo或更高等級的合金鋼。 材質(zhì) 選材原則換熱器用鋼的標(biāo)準(zhǔn)、冶煉方法、熱處理狀態(tài)、許用應(yīng)力均按GB 1501999第4章及其附錄A的規(guī)定。管子上的泄放設(shè)施防止壓力傳遞。在安全閥泄放過程中,為使熱泄放閥最小,TRV可定為設(shè)計壓力的110%(基于ASME標(biāo)準(zhǔn))。壓力泄放ASME標(biāo)準(zhǔn)要求所有壓力容器安裝壓力泄放裝置以防超壓,當(dāng)壓力容器的壓力是自外壓,且安全閥與容器之間管段沒有任何閥門時,保護(hù)措施可不直接安裝在容器上。設(shè)計金屬溫度需要標(biāo)示在銘牌上及制造商數(shù)據(jù)表中,相關(guān)工藝人員必須將該值體現(xiàn)在所有工藝數(shù)據(jù)表中。對某些大型換熱器,如轉(zhuǎn)化設(shè)備進(jìn)出口換熱器,殼體的不同部分,設(shè)計溫度隨板材、板厚、法蘭等級等有較大差異,因此當(dāng)法蘭等級、殼體厚度有較大影響時,設(shè)計溫度需要精確分段。設(shè)計溫度指換熱器在正常情況下,設(shè)定元件金屬溫度(沿原件金屬橫截面的溫度平均值)。II 一般上游泵的壓差是泵的泄放吸入壓頭,當(dāng)確定泵吸入壓頭時考慮泄放狀態(tài)下的壓力曲線;III 遵循如下列表:最大操作壓力MPa全真空或部分真空025設(shè)計壓力,MPa操作壓力+操作壓力+,IV ,兩者取大值。 設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力,與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件,其值不低于工作壓力。因此:面積余量大到不能通過控制手段來消除;熱流體出口溫度比設(shè)定值低時,粘度增大,壓降增大;對于冷凝器,余量會造成塔與回流液難以達(dá)到平衡;管內(nèi)流速及流動特性同校核工況存在較大差別,如立式熱虹吸式換熱器,在上升管中存在兩相流,流率的變化引起流型的改變,從而導(dǎo)致騰涌和振動;發(fā)現(xiàn)硫磺廠低壓蒸汽廢熱鍋爐的面積余量會引起換熱管內(nèi)柱塞流。相對于設(shè)計值,新?lián)Q熱器污垢很低,面積就有富余。這樣用空冷以較低公用工程消耗移除較高等級熱量,再用水冷達(dá)到工藝流體出口溫度。因此,設(shè)備投資及電耗降低。同水冷相比,出口溫度稍高。水冷工藝出口溫度理論上水冷方式出口溫度受環(huán)境濕球溫度限制,實(shí)際上不低于冷卻塔出口溫度(新鮮水49℃、海水43℃)。當(dāng)通過夾點(diǎn)的熱物流為零時,公用設(shè)施加熱及冷卻負(fù)荷最小,即熱回收最大。沿橫坐標(biāo)H左右移動兩條復(fù)合線,找到一處兩條線垂直距離最短,該處即為夾點(diǎn)或窄點(diǎn)。這是過程能量綜合領(lǐng)域中一種實(shí)用方法,可以優(yōu)化復(fù)雜工藝的換熱過程。對一個換熱網(wǎng)絡(luò)而言,所有換熱設(shè)備的接近溫差中最小值稱為最小接近溫差,也稱夾點(diǎn)溫差。對于多數(shù)煉廠,運(yùn)用最嚴(yán)格的R級;對其他諸如化學(xué)品廠,運(yùn)用C或B級;通常R級有較厚的殼體、更大更厚的封頭、較厚換熱管及其他更大的部件。 計算過程 下表列出設(shè)計管殼式換熱器計算機(jī)程序,HTRI是常用軟件、當(dāng)客戶和使用者要求時,才使用HTFS。 設(shè)計步驟l ;l 選擇TEMA等級并對換熱器選型;l 通過程序校核計算;l 判定計算結(jié)果,如傳熱系數(shù)、壓降等,根據(jù)參數(shù)確定換熱器設(shè)備結(jié)構(gòu);通過調(diào)整單程管數(shù)來獲得合適的壓力梯度,若要增大換熱面積,可增大管長、增加并聯(lián)臺數(shù)(只有單臺換熱器很大,且壓降難以克服才使用)或增加管程數(shù),但典型管程數(shù)為雙管程,增大管程數(shù)會提高壓降;殼側(cè)壓力梯度要調(diào)節(jié)折流板間距,要增大換熱面積,需增大管長或增加串聯(lián)臺數(shù)。l 結(jié)構(gòu)參數(shù)安裝形式(臥式、立式、傾斜)、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、材質(zhì)、腐蝕余量、TEMA等級、適用標(biāo)準(zhǔn)、管口等級及密封面、操作工況。 換熱器的術(shù)語及分類 術(shù)語及定義換熱器裝置:為某個可能包括可替換操作條件的特定作業(yè)的一個或多個換熱器;位號:設(shè)計人員對某一換熱器單元的識別號;有效表面:進(jìn)行熱交換的管子外表面積;管程:介質(zhì)流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相貫通部分;殼程:介質(zhì)流經(jīng)換熱管外的通道及與其相貫通部分;管程數(shù):介質(zhì)沿?fù)Q熱管長度方向往、返的次數(shù);殼程數(shù):介質(zhì)在殼程內(nèi)沿殼體軸向往、返的次數(shù);公稱長度:以換熱管的長度作為換熱器的公稱長度,換熱管為直管時,取直管長度,換熱管為U形管時取U形管直管段的長度;計算換熱面積: 以換熱管外徑為基準(zhǔn),扣除伸入管板內(nèi)的換熱管長度后,計算得到的管束外表面積,對于U形管式換熱器,一般不包括U形彎管段的面積;公稱換熱面積:經(jīng)圓整后的計算換熱面積; 換熱器分類根據(jù)不同的分類方法定義換熱器類型如表21所示。流動沸騰:用工藝流體、水蒸汽或其他熱流體加熱汽化狹窄流道中的工藝流體過程。換熱:用工藝流體加熱或冷卻另外一股工藝流體的過程。凡不注日期或修改號(版次)的引用文件,其最新版本適用于本規(guī)定。 換熱器設(shè)計指南 1 總則 目的 為規(guī)范本公司工藝設(shè)計人員設(shè)計管殼式換熱器及校核管殼式換熱器而編制。 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本規(guī)定的引用而成為本規(guī)定的條款,凡注日期的應(yīng)用文件,其隨后所有的修改單或修改版均不適用本規(guī)定。冷卻:用工藝流體、冷卻水或空氣等冷劑冷卻另一工藝流體的過程。池沸過程:用工藝流體、水蒸汽或其他熱流體加熱汽化大容積設(shè)備中的工藝流體過程。有不凝氣的冷凝:用工藝流體、冷卻水或空氣,部分冷凝工藝流體和同時冷卻不凝性氣體。l 輸入數(shù)據(jù)操作參數(shù):項(xiàng)目號、設(shè)備位號、流量、操作條件、物性,樣表如附件1所示。l 列管式換熱器數(shù)據(jù)表除上述參數(shù)外,還有:物性(水除外)、混合物ρV2(采用均相密度)、管嘴尺寸、流體流向、折流板數(shù)量、折流板類型、折流板中心間距。l 填寫數(shù)據(jù)表。 FLUID FLOW SERVICE 工藝設(shè)計考慮因素TEMA設(shè)置了三種換熱器機(jī)械標(biāo)準(zhǔn),反映了不同的嚴(yán)格性。 夾點(diǎn)溫度、夾點(diǎn)技術(shù)及換熱網(wǎng)絡(luò)分析夾點(diǎn)溫度 對單個換熱器而言,換熱的冷、熱流冷端和熱端溫差中較小者稱接近溫差。夾點(diǎn)技術(shù) “夾點(diǎn)”和“復(fù)合線”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。將冷、熱流的復(fù)合線畫在一個TH圖上,熱流的復(fù)合線一定要位于冷流的上方。熱流冷流HT熱流冷流HTQcu,minQhu,minΔTmin 圖22 復(fù)合線示意圖 圖23 夾點(diǎn)與最小公用工程消耗圖 夾點(diǎn)將換熱網(wǎng)絡(luò)分解為兩個區(qū)域,熱端——夾點(diǎn)之上,它包括比夾點(diǎn)溫度高的工藝物流及其間的熱交換,只要求公用設(shè)施加熱物流輸入熱量,可稱為熱阱;而冷端包括比夾點(diǎn)溫度低的工藝物流及其間的熱交換,并只要求公用設(shè)施冷卻物流取出熱量,可稱為熱源。 空冷器、水冷器的選擇冷卻器中冷卻介質(zhì)的選擇需要考慮:水源、水費(fèi)、電費(fèi)、安裝費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、占地等??绽涔に嚦隹跍囟壤碚撋鲜墉h(huán)境干球溫度限制,但高于濕球溫度。LMTD的提高,導(dǎo)致傳熱面積和摩擦系數(shù)的減小,并且入口空氣流量減小??绽渌湎嘟Y(jié)合的分割溫度若工藝入口溫度較高,適于空冷;工藝出口溫度較低,適于水冷;冷卻負(fù)荷足夠大,則空冷與水冷相結(jié)合是一種經(jīng)濟(jì)設(shè)計方法。 設(shè)計余量從設(shè)計的角度,有一定余量的換熱器更好運(yùn)行。隨意給定設(shè)計余量會帶來各種問題,在此,首先按照設(shè)計值計算清潔情況下所需換熱面積,然后根據(jù)污垢或設(shè)計規(guī)模增加面積,從而確定余量。立式安裝用于如下情況:大型再沸器受空間限制而采用立式安裝;再沸器管材等級較高,立式安裝因管束緊湊而可以節(jié)省投資。管側(cè)、殼側(cè)設(shè)計壓力一般設(shè)定為設(shè)備安全閥泄放壓力加靜壓頭,若沒有安全閥,則按照如下情況取大值:I 在泵的關(guān)閉壓力下,若換熱器能夠關(guān)閉,則設(shè)計壓力取上游泵的關(guān)閉壓力;注:如果在項(xiàng)目前期沒有泵的曲線。排凝液很重要,
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