空冷器的工藝設(shè)計(jì)

1、空冷器的工藝設(shè)計(jì)【摘 要】本文介紹了空冷器的典型工藝設(shè)計(jì)流程和 方案，分析了在工藝設(shè)計(jì)過程中的主要設(shè)計(jì)參數(shù)選取，空冷 器在化工生產(chǎn)中占著非常重要的比重，國(guó)內(nèi)外對(duì)空冷器的工 藝設(shè)計(jì)有著系統(tǒng)的研究。本論文以甘肅伏龍泉當(dāng)?shù)氐臍夂驐l 件作為數(shù)據(jù)來源，根據(jù)工藝要求、場(chǎng)地情況、環(huán)境溫度變化 資料和環(huán)保要求，確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)、總體方案、空冷器 的型式，對(duì)空冷器的設(shè)計(jì)研究具有非常重要的參考價(jià)值和意 義?！娟P(guān)鍵詞】空冷器 工藝參數(shù) 翅片管 管程數(shù) 管束 風(fēng) 機(jī) 總體方案1 工況條件1.1 空冷器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下1.2 工藝氣組分如下1.3 設(shè)計(jì)要求環(huán)境設(shè)計(jì)溫度35C，海拔影響不計(jì)，管內(nèi)壓降20 KPa。2

2、工藝參數(shù)確定2.1 空氣設(shè)計(jì)溫度確定 空氣設(shè)計(jì)溫度指設(shè)計(jì)空冷器時(shí)選用的當(dāng)?shù)乜諝馊肟诟汕驕囟?。本次設(shè)計(jì)根據(jù)需方提供氣象數(shù)據(jù)，確定空氣入口溫度為35C。2.2 管內(nèi)介質(zhì)設(shè)計(jì)溫度確定2.2.1 入口溫度確定理論上熱流入口溫度愈高，采用空冷愈經(jīng)濟(jì)，但入口溫 度超過200 C時(shí)，應(yīng)考慮用其他換熱器進(jìn)行熱量回收。2.2.2 出口溫度確定 出口溫度的選取直接影響空冷器經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，直 接決定空冷器型式的選擇。2.3 干式、濕式空冷器型式確定一般條件下，對(duì)于干式空冷器接近溫差一般應(yīng)大于15 C,若熱流體出口溫度不能滿足要求，則考慮采用濕式空冷器。需方給出管程進(jìn)出溫度為75 C /45 C,接近溫度為 30

3、 C,本次設(shè)計(jì)使用干式空冷合理。2.4 管排數(shù)確定 管排數(shù)對(duì)于空冷器經(jīng)濟(jì)性的影響較大，從經(jīng)濟(jì)上考慮，一般希望空氣溫升 15-20C，增加管排數(shù)，空氣溫升增加，但壓降也增加，合理選擇 管排數(shù)的意義重大。本次設(shè)計(jì)為天然氣冷卻，確定管排數(shù)為 6。2.5 迎面風(fēng)速確定迎面風(fēng)速代表了空氣經(jīng)過翅片管的速度，過小會(huì)導(dǎo)致空氣出口溫度過高，空氣與熱流的溫差低， 換熱效率降低， 需增大換熱面積， 成本增加； 受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，迎面風(fēng)速不能設(shè)計(jì)過高。根據(jù)以往設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)管排數(shù)為 6，所以擬設(shè)計(jì)迎面風(fēng)速為 2.5-3 m/s.2.6 管程數(shù)的確定 選擇管程數(shù)主要取決于允許管程壓降和流體溫度變化 范圍，以上兩者

4、較大時(shí)可以選用多管程，單相流全冷卻時(shí)， 在滿足允許壓降的條件下應(yīng)盡量提高流速，管內(nèi)流體處于湍 流狀態(tài)對(duì)換熱最有利，因此選用雙管程以上比較合適。本次 設(shè)計(jì)根據(jù)壓力降以及管程流速，選用雙管程。3 總體方案設(shè)計(jì)3.1 管束尺寸設(shè)計(jì)3.1.1 翅片管參數(shù)設(shè)計(jì)常用翅片管尺寸為，基管C 25x2.5mm，翅片類型為 DR (雙金屬軋制) ，翅片厚度為 0.4mm ，翅片外徑為 57mm ， 每米翅片數(shù)不少于 433 片，這是一種常用高翅片管，另外 還有許多種類的翅片管，具體選用原則要考慮壓降，內(nèi)外膜 傳熱系數(shù)，經(jīng)濟(jì)性以及設(shè)備尺寸要求等因素，本次選用上述 參數(shù)的翅片管，翅片基管材質(zhì)選用20鋼管(GB9948

5、-2006)。3.1.2 管外條件設(shè)計(jì) 空冷器也是一種換熱器，與其他類型換熱器最大的區(qū)別 是管外介質(zhì)一般是空氣，相比其他換熱器來說，環(huán)境因素對(duì)空冷器的影響很大。首先是環(huán)境溫度的影響，直接決定了管外介質(zhì)的溫度，影響傳熱溫差，進(jìn)而影響換熱效率；其次是 海拔的影響，直接影響管外介質(zhì)的密度，影響管外介質(zhì)的體 積流量。此次設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)溫度由甲方確定為35C,海拔比較低，暫時(shí)忽略海拔對(duì)管外介質(zhì)的影響。3.1.3 管內(nèi)條件設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)管內(nèi)介質(zhì)為天然氣，按天然氣主要組分選取管 內(nèi)污垢熱阻系數(shù)，另外需要考慮的是管內(nèi)壓降數(shù)值，可以通 過改變管程數(shù)以及改變換熱管內(nèi)徑或者長(zhǎng)度來滿足允許壓 降值。 管束規(guī)格型號(hào)設(shè)計(jì)通

6、過改變換熱管數(shù)量和長(zhǎng)度，得出管束的寬度，因?yàn)轱L(fēng) 機(jī)擴(kuò)散為圓形，所以空冷器的長(zhǎng)寬最好趨近于正方形或者正 方形的組合。本次設(shè)計(jì)確定空冷器尺寸為 5m x 2.5m。3.2 風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)根據(jù) NB/T47007-2010 中 每臺(tái)風(fēng)機(jī)的回轉(zhuǎn)面積 至少應(yīng)占該風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)管束迎風(fēng)面積的40%。我們可以得出本次設(shè)計(jì)選用直徑為 1.8 米的風(fēng)機(jī) 2 臺(tái)，風(fēng)機(jī)型號(hào)為： G-TF18L4-VS5實(shí)際空冷器所需的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量為135000 m3/h ,兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量為 140000 m3/h ，大于空冷器所需要的標(biāo) 準(zhǔn)風(fēng)量，所以選取兩臺(tái) G-TF18L4-VS5風(fēng)機(jī)滿足工況要求。4 結(jié)語(yǔ) 通過以上論證，對(duì)空冷器的主要參數(shù)：溫度、管排數(shù)、管程數(shù)、迎面風(fēng)速、干濕空冷器型式、翅片管規(guī)格、管束規(guī)格型號(hào)、風(fēng)機(jī)型號(hào)、風(fēng)量等的方案確認(rèn)，滿足此工況下熱流體冷卻的要求。另外，在化工企業(yè)等生產(chǎn)工藝過程都有采用空氣冷卻的實(shí)例，隨著設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的進(jìn)步，空冷器得到 越來越廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1 GB150-2011 壓力容器中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行2 G