海洋石油工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)10-換熱和冷卻系統(tǒng)-資料下載頁(yè)
2024-11-03 15:51本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】換熱和冷卻工藝流程是油氣集輸工藝流程設(shè)計(jì)的重要組成部分。在安排換熱流程的同時(shí)，對(duì)溫度等操作條件也應(yīng)隨之加以確定。流體換熱，這樣總的平均傳熱溫差較高。蝕，減少壓力降和便于清洗選定。在確定時(shí)應(yīng)考慮以下因素：。1）有腐蝕性介質(zhì)走管程，以免走殼程時(shí)換熱器的管程和殼程同時(shí)受腐蝕。100即為湍流狀態(tài)，可減少壓降。流速是換熱器計(jì)算的一個(gè)重要參數(shù)，它影響換熱器的流通面積。由于流速過(guò)高而造成設(shè)備的磨損。表2-3-30為不同粘度的液體在換熱器中的最大流速。流速的確定，既要有利于傳熱，又要使換熱器的壓降在合理的范圍內(nèi)。管殼式換熱器由殼體、管束、管板和封頭等部件構(gòu)成。直管稱作一程，即為套管式換熱器。另外，板翅式換熱器檢修難度較大及對(duì)流體的潔凈度要求高，耐壓能力低于管殼。空冷器腐蝕性較小，壓降小，維護(hù)費(fèi)用低，無(wú)需各種輔助費(fèi)用；但空氣比熱小，傳熱。空冷器適于冷凝或冷卻干凈的氣體及輕質(zhì)油品。
【正文】 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2339： 表 2339 油艙傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值 前后隔艙壁面 Ka W/m2℃ 左右側(cè)面 Kb W/m2℃ 艙頂面 Kc W/m2℃ 艙底面 Kd W/m2℃ ⑵ 無(wú)保溫層油罐總傳熱系數(shù) 作為無(wú)保溫層地上立式油罐，則 Ka = Kb，即 Ka Fa = Kb Fb。其計(jì)算方法與油艙一樣。油罐傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值可參考表 2340： 表 2340 油罐傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值 罐壁 Ka和 Kb ~ W/m2℃ 罐頂 Kc ~ W/m2℃ 罐底 Kd W/m2℃ 海上油罐需對(duì)罐底傳熱系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。 ⑶ 保溫油罐總傳熱系數(shù) 21 地上保溫立式油罐的總傳熱系數(shù)求法與上述不保溫油罐相同，只是在計(jì)算罐壁傳熱系數(shù)Kb時(shí)，考慮到保溫層的熱阻比其他熱阻大的多， Kb可近似地由下式求得： Kb ≈ λ （ 2347） δ 式中： λ：保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)， W/m2℃，見(jiàn)表 2341； δ：保溫層厚， m； 表 2341 常用保溫 材料的密度和導(dǎo)熱系數(shù) 材料名稱 密度， kg/m3 導(dǎo)熱系數(shù)， W/m2℃ 玻璃棉氈 礦渣棉氈 石棉硅藻土 泡沫混凝土 100 ~ 160 130 ~ 250 600 400 ~ 600 ~ ~ ~ ~ 5）用于油艙盤管加熱器的導(dǎo)熱油用量計(jì)算 W = Q/CH（ t2 – t1） （ 2348） 式中： W：導(dǎo)熱油用量， kg/h； CH：熱油的比熱容， J/ kg℃； 四、冷換設(shè)備計(jì)算實(shí)例 1．管殼式換熱器計(jì)算實(shí)例 1）已知設(shè)計(jì)參數(shù) 熱負(fù)荷： 3280 kW 體積流量： 380 m3/h 介質(zhì)密度： 813 kg/m3 (65 ℃ ) 介質(zhì)粘度： 原油 cp (65 ℃ ), cp (82 ℃ ) 操作壓力： MPa 操作溫度： 82 ℃ 管程介質(zhì)： 熱介質(zhì) 熱介質(zhì)溫度： T1 = 150 ℃； T2 = 100 ℃ 殼程介質(zhì)： 原油 原油溫度： t1 = 65 ℃； t2 = 82 ℃ 2）計(jì)算步驟 ⑴ 平均溫差Δ T： 選擇單殼程雙管程 換熱器，則有： Δ Tm = (T1 t2) (T2 t1) = 50 ℃ ln (T1 t2) (T2 t1) P = t2 t1 = T1 t1 22 R = T1 T2 = t2 t1 由 P 和 R 得： F = 則Δ T = F Δ Tm = 47 ℃ ⑵ 總傳 熱系數(shù)?。? K = 200 W/m2℃ ⑶ 換熱面積： A = Q/(KΔ T) = 349 m2 ⑷ 設(shè)備選型： 數(shù)量： 2 臺(tái) 3）選擇型號(hào) 型號(hào)： BES900––215–6/25–2I 2．空冷器計(jì)算實(shí)例 1）已知設(shè)計(jì)參數(shù) 熱負(fù)荷： 106 kcal/h 體積流量： 42 m3/h 介質(zhì)密度： 776 kg/m3（ 20℃ ） 操作溫度： 165℃ 冷卻到 55℃ 設(shè)計(jì)氣溫： 35℃ 2）計(jì)算步驟 ⑴ 空冷器選擇 因接近溫度 5535=20℃ ， 用空冷器較合適。由表 2333 估計(jì) K = 350 kcal/m2h℃ 。 ⑵ 確定管排數(shù) 按高低翅片管及管排數(shù)的選用方法，選本空冷器為低翅片管，管排數(shù)為 6。已知流率為42 m3/h，查圖 2375 得當(dāng)流體在管內(nèi)流速在 1 m/s 時(shí)，可采用 PD–92–6（ VI）的管束， 6管程。 ⑶ 平均溫差 ΔT： ① 光管熱強(qiáng)度 假定空氣溫升 47℃ ，查圖 2376 得光管熱強(qiáng)度 104 =104 W/m2。 ② 光管傳熱面積 106 104 = m2。查表 2336，對(duì) 92m（長(zhǎng) 寬），低翅片， 6排管，光管面積 145 m2合適，暫決定取 PD–92–6（ VI） 1 片。 ③ 迎風(fēng)面積 查表 2335 得光管面積 /迎風(fēng)面積為 ，則迎風(fēng)面積 = 145/= m2。 ④ 核算迎風(fēng)面積 管束 92m，迎風(fēng)面 9 2 = 18 m2，可以。 ⑤ 核算光管熱強(qiáng)度 查表 2335，單位光管面積空氣每升高 1℃ 帶走熱量 372W/m2?℃ ，現(xiàn) 145m2，溫升 47℃ ，帶走熱量 = 372 145 47 = 2535180 W，大于熱負(fù)荷 106 W，光管熱強(qiáng)度為2535180/145 = 17484 W/m2，與由 圖 2376 查的光管熱強(qiáng)度 104 W/m2接近，可以 。 23 ⑥ 核算空氣溫升 查 圖 2376，由光管熱強(qiáng)度 104 W/m2與傳熱系數(shù) 350 kcal/m2h℃ （ 410W/ m2℃ ）一點(diǎn)相聯(lián)并延長(zhǎng)交于 ΔTm 線，再水平引線與接近溫度 20℃ 曲線相交，引垂直線向下得 Δ = 64℃ 。而 Δ = 110 – 空氣升溫，這樣空氣升溫是 46℃ ，與原假設(shè) 47℃ 一致。 ⑦ 計(jì)算平均溫差 ΔT ΔTm = (T1 t2) (T2 t1) = 45 ℃ ln (T1 t2) (T2 t1) P = t2 t1 = T1 t1 R = T1 T2 = t2 t1 由 P 和 R 查圖 2377得： F = 6 管程時(shí) F =（ ） 1/6 = 則 ΔT = F ΔTm = 40 ℃ ⑷ 換熱面積： A = Q/(KΔT) = m2 ⑸ 含 設(shè)備選型： 按以上換熱面積即可選擇空冷器的型號(hào)。 參考文獻(xiàn) [1] 石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院組織編寫，冷換設(shè)備工藝計(jì)算，石油工業(yè)出版社， 1983 [2] 《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》編寫組編，油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)，石油工業(yè)出版社， 1994 [3] 上海化工學(xué)院、成都科技大學(xué)、大連工學(xué)院編，化學(xué)工程，化學(xué)工業(yè)出版社， 1980 [4] 《海上采油工程手冊(cè)》編著，石油工業(yè)出版社， 2020 [5] 大慶油田科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，油氣集輸儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)手冊(cè)， 1975 [6] 中國(guó)海洋石油總公司翻譯出 版，美國(guó)雪夫龍公司《海上油氣工程設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》， 1992 [7] 王松漢主編，石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社， 2020
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