空冷器的工艺设计

/空冷器的工艺设计【摘要】本文介绍了空冷器的典型工艺设计流程和方案，分析了在工艺设计过程中的主要设计参数选取，空冷器在化工生产中占着特殊重要的比重，国内外对空冷器的工艺设计有着系统的探讨。本论文以甘肃伏龙泉当地的气候条件作为数据来源，依据工艺要求、场地状况、环境温度变更资料和环保要求，确定具体的设计参数、总体方案、空冷器的型式，对空冷器的设计探讨具有特殊重要的参考价值和意义。【关键词】空冷器工艺参数翅片管管程数管束风机总体方案1工况条件1.1空冷器的主要设计参数如下1.2工艺气组分如下1.3设计要求环境设计温度35℃，海拔影响不计，管内压降20KPa。2工艺参数确定2.1空气设计温度确定空气设计温度指设计空冷器时选用的当地空气入口干球温度。本次设计依据需方供应气象数据，确定空气入口温度为35℃。2.2管内介质设计温度确定2.2.1入口温度确定理论上热流入口温度愈高，接受空冷愈经济，但入口温度超过200℃时，应考虑用其他换热器进行热量回收。2.2.2出口温度确定出口温度的选取干脆影响空冷器经济性的重要指标，干脆确定空冷器型式的选择。2.3干式、湿式空冷器型式确定一般条件下，对于干式空冷器接近温差一般应大于15℃，若热流体出口温度不能满足要求，则考虑接受湿式空冷器。需方给出管程进出温度为75℃/45℃，接近温度为30℃，本次设计运用干式空冷合理。2.4管排数确定管排数对于空冷器经济性的影响较大，从经济上考虑，一般希望空气温升15-20℃，增加管排数，空气温升增加，但压降也增加，合理选择管排数的意义重大。本次设计为自然气冷却，确定管排数为6。2.5迎面风速确定迎面风速代表了空气经过翅片管的速度，过小会导致空气出口温度过高，空气和热流的温差低，换热效率降低，需增大换热面积，成本增加；受风机转速的影响，迎面风速不能设计过高。依据以往设计阅历，本次设计管排数为6，所以拟设计迎面风速为2.5-3m/s.2.6管程数的确定选择管程数主要取决于允许管程压降和流体温度变更范围，以上两者较大时可以选用多管程，单相流全冷却时，在满足允许压降的条件下应尽量提高流速，管内流体处于湍流状态对换热最有利，因此选用双管程以上比较合适。本次设计依据压力降以及管程流速，选用双管程。3总体方案设计3.1管束尺寸设计3.1.1翅片管参数设计常用翅片管尺寸为，基管￠25x2.5mm，翅片类型为DR（双金属轧制），翅片厚度为0.4mm，翅片外径为57mm，每米翅片数不少于433片，这是一种常用高翅片管，另外还有许多种类的翅片管，具体选用原则要考虑压降，内外膜传热系数，经济性以及设备尺寸要求等因素，本次选用上述参数的翅片管，翅片基管材质选用20钢管（GB9948-2006）。3.1.2管外条件设计空冷器也是一种换热器，和其他类型换热器最大的区分是管外介质一般是空气，相比其他换热器来说，环境因素对空冷器的影响很大。首先是环境温度的影响，干脆确定了管外介质的温度，影响传热温差，进而影响换热效率；其次是海拔的影响，干脆影响管外介质的密度，影响管外介质的体积流量。此次设计环境设计温度由甲方确定为35℃，海拔比较低，短暂忽视海拔对管外介质的影响。3.1.3管内条件设计此次设计管内介质为自然气，按自然气主要组分选取管内污垢热阻系数，另外须要考虑的是管内压降数值，可以通过变更管程数以及变更换热管内径或者长度来满足允许压降值。3.1.4管束规格型号设计通过变更换热管数量和长度，得出管束的宽度，因为风机扩散为圆形，所以空冷器的长宽最好趋近于正方形或者正方形的组合。本次设计确定空冷器尺寸为5m×2.5m。3.2风机选型设计依据NB/T47007-2010中7.3.3.3每台风机的回转面积至少应占该风机所对应管束迎风面积的40%。我们可以得出本次设计选用直径为1.8米的风机2台，风机型号为：G-TF18L4-Vs5。实际空冷器所需的标准风量为135000m3/h，两台风机的总风量为140000m3/h，大于空冷器所须要的标准风量，所以选取两台G-TF18L4-Vs5风机满足工况要求。4结语通过以上论证，对空冷器的主要参数：温度、管排数、管程数、迎面风速、干湿空冷器型式、翅片管规格、管束规格型号、风机型号、风量等的方案确认，满足此工况下热流体冷却的要求。另外，在化工企业等生产工艺过程都有接受空气冷却的实例，随着设计和制造技术的进步，空冷器得到越来越广泛的应用。参考文献：[1]GB150-2011《压力容器》中国标准出版社出版发行.[2]GB151-1999