壓縮機(jī)冷卻器工藝設(shè)計軟件的設(shè)計思路和特點(diǎn)

1、 壓縮機(jī)冷卻器工藝設(shè)計軟件的設(shè)計思路和特點(diǎn) 壓縮機(jī)冷卻器傳熱計算的目的是為了根據(jù)所處理的氣量和溫度要求確定所需的換熱面積,其任務(wù)包括確定冷卻器的熱負(fù)荷、冷卻介質(zhì)的耗量、換熱器兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)和傳熱面積、冷凝水的質(zhì)量等。 計算時,首先應(yīng)根據(jù)參考結(jié)構(gòu)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),大致選擇一種結(jié)構(gòu),初步估計傳熱系數(shù)K進(jìn)行具體計算,最后校核換熱面積并保證有一定的安全裕度。 壓縮機(jī)冷卻器工藝設(shè)計軟件使用Visual Basic 60編寫,采用步驟引導(dǎo)式的界面,用戶可以很容易的完成數(shù)據(jù)填寫和計算。除具備實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)弓形折流板換熱器工藝計算外,還包括波紋管換熱器、翅片管換熱器、折流桿換熱器等新型高效換熱器的工藝計 算方法1-3,

2、實(shí)現(xiàn)了將新型高效換熱器的工藝計算方法及技術(shù)的公式變成程序語言,嵌入程序設(shè)計中, 從而使得高效換熱器的工藝計算方法及技術(shù)在換熱器的設(shè)計中得到體現(xiàn)。 軟件有獨(dú)立的一套物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫,涵蓋了合成氨、乙烯、天然氣工業(yè)中43種常用壓縮機(jī)氣體介質(zhì)4在032MPa不同壓力、0200不同溫度下的比熱容、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、密度等物性值。用戶只需選擇壓縮氣中包括的物質(zhì)名稱并指定其所占的比值,軟件即可計算得出混合氣在定性溫度和工作壓力下的各項(xiàng)物性參數(shù),節(jié)省了設(shè)計人員查詢圖表的大量時間。 在制作數(shù)據(jù)庫時,本文將每種介質(zhì)的物性按照不同的壓力(032 MPa)做成很多數(shù)據(jù)表,每一個數(shù)據(jù)表中包含了0200的對應(yīng)物性。使用AD

3、O(數(shù)據(jù)訪問組件:Active Data Object)訪問數(shù)據(jù)庫,在VB程序中結(jié)合SQL語句,按照指定的工作壓力和定性溫度查詢相應(yīng)數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù),并用數(shù)組將它們儲存起來,然后進(jìn)行混合計算。與光滑的物性曲線不同,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)都是以表格的形式儲存的,對于表中兩個溫度點(diǎn)間的物性,我們分別取出兩個溫度下的物性,進(jìn)行線形插值,以保證從數(shù)據(jù)庫中查詢得到的結(jié)果與線形圖表足夠一致。 2計算實(shí)例 本文參考某化工公司的一套年產(chǎn)15萬噸尿素裝置4M32K壓縮機(jī)一級冷卻器作為實(shí)例,驗(yàn)證軟件計算是否準(zhǔn)確可靠。該冷卻器工藝條件如表1所示。 該冷卻器使用的換熱元件為圖2所示的橫紋波 紋管。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗(yàn)初選表2中的結(jié)

4、構(gòu)參數(shù), 換熱器結(jié)構(gòu)如圖3所示。 初始條件確定完畢后,就可以將它們輸入程序中。包括了4項(xiàng)主要步驟: (1)輸入操作條件原始工藝數(shù)據(jù)的輸入和設(shè)置。主要為流體的流量、壓力、溫度、相對濕度、污垢熱阻等。此外還要指定一種換熱器類型,包括的 換熱器類型主要有管殼式換熱器、套管式換熱器、噴淋式換熱器、板式換熱器、風(fēng)冷式換熱器等。這個實(shí) 例中選擇為管殼式換熱器。 (2)計算物性參數(shù)混合氣體物性參數(shù)計算部分。依靠數(shù)據(jù)庫該部分能計算出冷卻器定性溫度、工作壓力下的混合氣體的定壓比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、動力粘度,混合氣體的平均分子量等冷卻器計算中相關(guān)物理量。這里選取壓縮氣體成分為CO2。 (3)傳熱和壓降計算根據(jù)設(shè)計的實(shí)際

5、情況 進(jìn)行冷卻器的初步選型,如封頭形式、換熱管的形 式、換熱管排列方式、換熱管支撐形式、管程分程等 情況,若為設(shè)計計算,應(yīng)為冷卻器估計總傳熱系數(shù)。 本例中為了驗(yàn)證,指定了殼徑大小和排管數(shù)。將表 2中參數(shù)數(shù)據(jù)在此輸入。根據(jù)圖1的框圖思路,程 序?qū)⑼瓿衫鋮s器的傳熱計算和壓降計算。 (4)輸出結(jié)果包括所關(guān)心的換熱面積、設(shè) 計熱負(fù)荷、管內(nèi)流動壓力降、管外流動壓力降、根據(jù) 不同結(jié)構(gòu)形式計算得出的管側(cè)和殼側(cè)對流傳熱系 數(shù)、傳熱溫差、冷凝水量等各項(xiàng)詳細(xì)結(jié)果,如圖4所 示。如果對設(shè)計結(jié)果滿意,可以將其生成EXCEL表 格打印輸出5。 將以上結(jié)果和以往資料中使用傳統(tǒng)手工計算的 結(jié)果一并整理于表3中。通過對比可見,軟件計算 結(jié)果與手工計算結(jié)果基本吻合,證明此軟件是準(zhǔn)確 可靠的。 3結(jié)論 本文研制編寫了一套壓縮機(jī)冷卻器工藝計算軟 件,用于壓縮機(jī)冷卻器的設(shè)計和改造中,可以大大減 輕工作量。該軟件包含物性數(shù)據(jù)庫,并且同時支持 傳統(tǒng)和新型結(jié)構(gòu)的換熱器設(shè)計計算。軟件涉及傳熱 元件主要有光滑管、螺旋波紋管、橫紋波紋管、低翅 片螺紋管等,包括換熱器結(jié)構(gòu)主要有管殼式換熱器、 套管式換熱器、噴淋式換熱器、板式換熱器、風(fēng)冷式 換熱器等。其中管殼式換熱器主要包括弓形擋板式 換熱器、環(huán)盤式換熱器、折流桿式換熱器。 使用該軟件,對一套年產(chǎn)15萬噸尿素裝置 4M32K壓縮機(jī)系統(tǒng)中的