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贺力克矿山机械冷却器的方案计算和整体规划设计

作者:贺力克 浏览:140 发表时间:2019-09-24 14:06:03 来源:www.jshlk.com


空冷器的方案计算和整体规划

        

     设计工业装置中的空冷器,在详细的工艺计算前,须进行方案设计,初步估算空冷所需的传热面积、风量,从而选定空冷器和风机的型号、台数和结构。根据工艺条件和操作要求,确定风量调节方法和防冻措施。


1.热负荷的计算

        空冷器的热负荷计算,都是以管内介质的冷却(或冷凝)为基准的,热负荷按第三章第一节的方法计算。对于介质人口为多组分混合物且有相变的冷凝冷却过程,热负荷的计算一般要分段进行。


2.初选空冷器的总传热系数

        如果没有可参照的介质参数,可由过去的设计经验决定。


3.出口风温的估算

        风机出口风温与传热量、传热系数、风量、管束结构等因数有关。提高出口风温,  风的利用率较高,可减少用风量和风机数量,但会使传热温差的下降,有时还会引起传热系数的减低。造成传热面积的加大。特别是介质人口温度较高时,过高的出口风温会引起翅片间除热阻的加大,对传热很不利。

空冷器出口风温,可按第三章第七节介绍的方法估算。需要说明的是,这些估算方法求得的空气出口温度都是近似值,用于初步计算所需的传热面积。在实际的计算过程中还要进行优化。


4.计算传热温差

        对数平均温差和温差校正系数公式、图表进行计算和查取。温差校正系数最佳在0.8以上,如果干式空冷器的温差校正系数低于0.6,要对出口风温或介质出口温度进行调整。


5.传热面积的初步估算

        确定热负荷、总传热系数和传热温差后,计算所需的总传热面积给出的总传热系数是以光管表面为基准,因此求得的总传热面积也是指管束的光管表面积。


6. 风量的计算 

        空冷器所需总风量按下式计算是基于设计温度下的总风量,用于初步估算中选择和配置空冷器的管束及风机。在详细设计中,如要换算为标准状态下的风量。


7.管束管排数的选择

        管束的管排数,对空冷器的传热和阻力计算、管束和风机的数量及设备费用有较大的影响。选择管排数的影响因数,包括总传热系数的大小(特别是管内介质的传热系数)、介质进口温度或空气的出口温度的高低、介质有无相变、管程数的多少等。

一般说来,气相冷凝多采用单管程,总传热系数大于400W/(m? . K)时,宜较少的排管,如空气温升小于15-20C,则应适当增加排数。对于总传热系数小于200W/(m?.K)的冷凝冷却过程,宜选用较多的排管,特别是进口温度较高时,要采用多管排、多管程, 对空气的利用率较高。


(1)根据介质种类和相变过程选择管排数

       表1为石化厂常见的介质种类在不同冷凝(冷却)过程管下推荐的管排数。


(2)依据管内介质温度变化范围选用管排数

       为根据管内介质温度变化范围推荐选用的管排数。


依据管内介质选用


冷区过程


建议管排数

冷凝过程


建议管排数

介质种类

介质种类

轻炭氢化合物(汽油、煤油等)

轻柴油

重柴油

润滑油

塔底重质油品

烟气

气缸或高炉冷却水

4 或 6

4 或 6

4 或 6

4 或 6

4 或 8

   8

   4

轻炭氢化合物(汽油、煤油等)

水蒸气

重整或加氢反应器出口气体

塔顶冷凝器

4 或 6

   4

   6 

4 或 6


(3)管排数对设备费用的影响

           同样的传热面积,选用多管排可节省设备投资、操作费用及工程占地面积,所以在工艺条件许可的情况下,尽可能选用多管排管束。若以4管排设备的费用系数为1,表6.2 -3列举了不同管排数下,设备费用系数变化情况。

8.管束规格和数量的选择

          (1)尽量采用长度和宽度较大的管束

               国产空泠器管束系列,管束名义尺寸最大宽度为3m,  常用长度为9m,  最大长度为12m。不同规格的管束基管有效传热面积见第四章附录表A4-1,也可从制造厂或供货商产丽样本查取,但这此产品样本提供的传热面积包含了部分无效面积,所以偏大。


          (2)尽可能选择跨度较大的构架


          (3)管束和风机匹配校算

管束和风机的规格和数量初步确定后,需要对管束与风机风量匹配情况进行校算。计算单台风机的风量是否在风机的允许范围之内。表6.2-4列举了空冷器常用风机在大气压为101325Pa,叶尖线速为60 ~ 61m/s的风量范围。如降低叶尖线速,可按第五章第三节和第五节的公式进行换算。  


空冷器常用风机的风量范围


风机型号


调角范围/度


全风压/Pa


标准风量/(Nm'/h)


F18 -4

F24 -4

F24 -6

F30 -4

F36 -4

F36 -6

F42 -4

F45 -4


0 ~24

0 ~24

0 ~24

0 ~24

0 ~24

0 ~24

0 ~24

0 ~24


220

220

250

220

220

250

220

220


40000 ~ 80000

100000 ~ 120000

100000 ~ 140000

150000 ~ 185000

250000 ~ 300000

300000 ~ 360000

360000 ~ 420000

480000 ~ 540000


      

一般初选风机时,风量应在最大风量的60% ~80%之间,使而后的精确计算有一定的调节余量。如果超出了风机风量范围,应改变空气的出口温度重新计算,


9.选择风机风量控制方式

      根据管内介质的物性和出口温度的控制要求,选择手调风机、机械调角风机、全自动调角风机或变速风机。


10.选择空冷器防冻措施

        防冻措施主要包括热风循环、蒸汽伴热、电伴热等多种形式。


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