【《MDEA贫富液换热器的设计与校核计算》1800字】

第第页MDEA贫富液换热器的设计与校核计算1.1基础数据（1）富液在该换热器中的进口温度为67℃，出口温度为98℃。该流股的组成和流量的数值等同于闪蒸液；（2）贫液在该换热器中的进口温度121℃，由于出口温度未知，故设为T2。该流股的组成和流量的数值等同于再生塔底的液相。1.2换热器能量衡算流股通入换热器进出口温度的平均值为定值，取该定值为定性温度，则：富液：t=贫液：T=由下式：c计算得到各自的定压比热容为：cc由此可以计算出贫液放出的热量为：Q同时可以计算出富液吸收的热量为：Q热量的损失取放热量的5%，由下式可计算出贫液的出口温度：1−5%最终得到：T2=83℃1.3换热器的选型（1）设计方案由于该富溶液具有十分强烈腐蚀性，查阅文献可知，选用浮头式的同时溶液走管程[17]。对于该溶液在管内的流速不能大于1m/s，同时考虑其他因素的影响，最终管内的流速为0.7m/s。（2）热负荷热负荷是指在单位时间内冷、热两流体之间所交换的热量。同时在换热的过程中会损失热量。关于这部分热量的计算，取工艺物流热量的3%~5%，结合本工艺流程的情况，最终取5%，则该热负荷计算如下：Q=（3）平均传热温差的计算：热流体：120℃83℃冷流体：98℃66℃————————————————△t：22℃17℃图1.1冷、热流体逆流示意图由图1.1得到：∆t∆t∆t计算平均传热温差：P=R=查阅文献取校正系数QUOTE∅≥0.9∅≥0.9，故设计出来的换热器如图1.2所示，此时查图1.3得到QUOTE∅≥0.73∅≥0.73[12]。由此可以求得：∆t图1.2换热器示意图图1.3多程换热器的温差校正系数（5）传热面积的计算贫富液换热系数K介于400~600W·m-2·℃-1，结合本工艺取K=400W·m-2·K-1。由这些数据求得换热面积：A（6）初选换热器型号设单管程管的数量为QUOTEn1n1，QUOTE∅25mm×2.5mm∅25mm×2.5mm的管内径为0.02m。由图3.3查得该溶液的密度QUOTEρi=1010.34kg/m3ρV由下式计算管数：V=求得：QUOTEn1=33n1依据标准得到管程数为3，得到总根数为：n=3同时换热面积计算公式为：A=nπ式中参数均有上述求得，故可计算出单程管长为5m。初选换热器的具体参数见下表1.1：表1.1初选换热器相关参数项目数据项目数据壳径D(DN)1200mm管尺寸∅25mm×2.5mm管程数NP(N)3管长L5m管数n99管心距t32mm中心排管数Nc16管排列方式正方形斜转45°管程流通面积Si0.0523m2传热面积A43.35m21.4换热器尺寸核算1.4.1阻力损失校核（1）管程的阻力损失QUOTE∆pt∆pt①动力学参数的计算管程流速：u=该溶液的粘度计算：μ图1.450%及100%MDEA溶液的动力粘度雷诺数：Re通过计算得到相对粗糙度为0.004，根据文献查得QUOTEλ=0.029λ=0.029[13]。②计算直管的压降：Δp③计算局部阻力引起的压降:∆p由下式可得[13]：∆p（2）壳程阻力损失QUOTE∆pS∆pS①基础数据管束采用正方形斜转45°排列，管束的计算如下：n取折流挡板间距0.2m，则壳程的最大截面积：S查得密度QUOTEρ0=992.1628kg/m3ρV故该流体的流速为：u查阅文献可得：μ由此得到雷诺数为：Re摩擦系数的计算如下：f折流挡板数：N②流体通过管束的横向阻力损失由于管束排列的排列方式，可以知道校正系数F=0.4。阻力损失的计算如下：∆p③流体通过折流挡板缺口的阻力损失计算结果如下：∆p由下式求壳程阻力损失：∆p代入数据求得：∆p总阻力损失的计算：∆p=阻力损失要求介于10~100kPa，由此看出设计合理。1.4.2传热面积校核（1）管程传热系数QUOTEαiαi的计算首先存在下式：c由图1.6得到此时液体的比热容为QUOTEcpi=3.5382kJ/(kg∙K)c图1.550%及100%MDEA溶液的给热系数查阅文献得到给热系数为：λ=0.383普朗特数为：Pr=上述计算Re>10000，且QUOTEl/di=5/0.02=250l/d求得努塞尔数：N同时:N求得：α（2）壳程传热系数QUOTEα0α0该溶液的的比热容c由图1.6可以得到该溶液的给热系数：λ=0.3842由于雷诺数在2000～2000000之间，故计算公式为：α其中QUOTEμ/μw0.14