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波纹管换热器在合成碱生产中的应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-03-07 1:05:16 * 浏览: 0
lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp摘要:从华昌化工公司的实际生产开始,冷凝器的传热效果不佳,导致制冰机超压跳闸和循环水严重浪费,几种热能的表现换热器的比较与计算,确定选用波纹管换热器进行节能改造,达到了安全,增产,节能,节水的目的。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp关键字:波纹管换热器nbsp氨制冷nbsp节能lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt ,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp江苏华昌化工有限公司机组制冷系统的氨冷却器最初是管式热交换器。 nbsp6nbsp单位的冷凝面积为nbsp410m2 /单位,nbsp4nbsp单位的冷凝面积为nbsp295m2 /单位。由于换热器中水的分布不均匀和水侧结垢严重,进水和出水温度之间的温差仅为nbsp1-2.5°C。在2000年扩大到120kt / absp后,氨的浓度为10nbsp冷凝器完全打开。夏季,制冰机压力很高,跳闸严重,影响了制碱的正常运行。因此,必须对氨冷凝器进行改造。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp1nbsp确定热交换器转换计划lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt, Lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp在管,板,波纹管换热器的传热效率,结构,节能,节水,污垢清洁和投资等各个方面,在对三种类型的热交换器进行彻底比较之后,决定选择波纹管卧式热交换器。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp波纹管换热器的特征如下:lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt, DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(1)强大的传热能力lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt FONTnbspface = Verdanagt,nbsp采用波纹状进行热交换,管内外的流路横截面连续不断,导致流体流动,始终处于高度湍流状态,并且难以形成层流底层。有效克服了对流传热的主要热阻。同时加强了管内外的传热,因此传热系数高。同时,换热管壁非常薄(0.8nbspmm),大大降低了管壁的热阻,进一步增强了对流换热。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp用于氨和水的热传递,一方面,对流热传递系数为由于湍流而降低了管内的热传递。另一方面,波纹管的曲率不断变化,因此管外壁上的冷凝物可以迅速形成液滴滴落,消除膜状冷凝热阻,并加强氨的冷凝传热。管外,使总的传热系数大大提高。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(2)具有自然的防垢和除垢特性lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt, lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp流动通道中的高湍流度使得循环水中的颗粒难以沉积和结垢,即使少量规模产生。壳体的温差应力引起应变,该应变使具有弹性特性的波纹管的曲率在微观上变化,从而使附着在其上的水垢膜破裂并脱落。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(3)电阻降小lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt Lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp因为层状底部波纹管内外的流体流动层非常薄,流体流动的剪切力很小。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(4)承压能力强,高安全系数lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt ,Lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp波纹管的管壁厚度很薄(0.8mm),但是承压能力很强,其爆破压力达到nbsp8MPa,并且是允许的工作压力指定为4MPa,制冰机氨冷却器的实际工作压力为nbsp1.6MPa。因此,安全系数非常高,可用于制冰机的氨冷却器。波纹管的材料为nbsp316L,对氯化物的腐蚀更耐,从而更好地解决了循环水使用中不锈钢设备的腐蚀问题。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2nbsp波纹管换热器工艺设计lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt ,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2.1nbsp确定氨冷凝器热负荷lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp我们公司有4台制冰机,其中1台大型机(LC25A440Z)和3nbsp小型机(LG20A200Z)。我们已经计算出了符合实际生产要求的氨循环。表1显示了制冰机转换前后的10天随机运行条件。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2.2nbsp测定氨循环量lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt ,DIVgt,Lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp公司的螺旋制冰机在工作条件下的吸力系数为0.817,大型制冰机的理论容量为nbsp2160m3 / h,并且小型制冰机的原理抽水能力为nbsp1086m3 / h。 lt,BRgt,nbsp是氨循环量:lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbspGnbsp =(2160 + 1086×3)× 0.817 /0.28lt,BRgt,nbsp = 15808.95nbspkg / hlt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2.3nbsp在每个点的焓制冷循环lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(1)蒸发:t1 = 0℃nbspP1 = 0.34nbspMPalt,/ FONTgt,lt ,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp然后:i1 = 1681.92nbspkJ / kglt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt, lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(2)制冰机入口:t1 = 0℃nbspP1 = 0.34nbspMPalt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt, FONTnbspface = Verdanagt,nbsp检查nbspP1气体氨nbspCp = 11.22nbspkcal / kmol·℃,然后:lt,BRgt,nbspi2 = 1681。 92 + 1×11.22×4.18 / 17lt,BRgt,nbsp = 1684.68nbspkJ / kglt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(3)制冰机出口:P3 = 1.46nbspMPalt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp由nbspT3 = T2×(P3 /计算出出口温度nbspT3 P2)(k-1)/ k,取lt,BRgt,nbsp气体氨nbspK = 1.25。 lt,BRgt,nbspT3nbsp =(273 + 1)×(1.46 / 0.34)0.25 / 1.25lt,BRgt,nbsp = 93.6℃lt,BRgt,nbsp检查nbspP3气体氨nbspCp = 13.94nbspkcal / kmol·℃,温度nbsp35。 7°C时的氨气焓为nbsp1707.1nbspkJ / kg,则:lt,BRgt,nbspi3nbsp = 1707.1 +(93.6-35.7)×13.94×4.18 / 17lt,BRgt,nbsp = 1905.56nbspkJ / kglt,/ FONTgt,lt ,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(4)氨冷凝器出口:t4 = 30°C nbspP4 = 1.46nbspMPalt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt ,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp然后:i4 = 559.62nbspkJ / kglt,BRgt,nbsp2.4nbsp冷却能力,压缩功和冷凝热负荷冷却能力:lt,BRgt, nbspq = G(i2-i4)nbsp = 15808.95×(1684.68-559).62)lt,BRgt,nbsp = 17786017.29nbspkJ / hlt,BRgt,nbsp压缩功:lt,BRgt,nbspW = G(i3-i2)= 15808.95×(1905.56-1684.68)lt,BRgt,nbsp = 3491880.88 nbspkJ / hlt ,BRgt,nbsp冷凝热负荷:Q = q + W = 21277898.17 nbspkJ / hlt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVg t,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2.5nbsp氨冷凝器的热交换面积lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp波纹当使用管式热交换器作为氨冷凝器时考虑气相冷却和冷凝的两个热交换过程。它的传热系数比纯液相热交换过程小得多,后者通常在nbsp400-1000nbspW / m2·℃的范围内。我们使用nbsp500W / m2·℃。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp平均温度:Δtm= [85-34-(30-29)] / [ln( 85-34)/(30-29)] = 12.7℃lt,BRgt,nbsp传热面积:A = Q /KΔtm= 21277898.17 /(500×3.6×12.7)= 930nbspm2lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt ,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp考虑到设备制造,设备布局,气体和水的分布等因素,我们选择nbsp2nbsp表的直径为nbsp1400nbspmm,进行传热区域是nbsp500nbspm2波纹管氨冷凝器。 lt,BRgt,nbsp3nbsp应用效果lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp3.1nbsp性能指标lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt ,Lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp的计算结果示于表2。lt,BRgt,nbsp表2改性前后lt,BRgt, nbsplt,BRgt,nbsp3.2 nbsp增加产量lt,/ FONTgt,lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp转换前后的冷却能力提高nbsp228.6nbspMJ / h,需要冷却吨氯化铵lt,BRgt,其量是基于nbsp961.4nbspMJ / tnbsp计算的,那么增加的冷却能力可以产生更多的氯化铵nbsp1lt,BRgt,nbsp883nbspt / a。 lt,BRgt,nbsp氯化铵是基于nbsp300nbsp元/ tnbsp的,这可以增加nbsp56.50nbsp元。 lt,BRgt,nbsp3.3 nbsp节水节电lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp(1)节水lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp冷水消耗量:lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt, lt,DIVgt,lt,FONT :ΔV= 2032-1018 = 1014nbspm3 / hlt,BRgt,nbsp循环水按nbsp0.07nbsp元/ m3计算,年节水费为nbsp56.2.nbsp元。 lt,BRgt,nbsp(2)节电lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp压缩功率降低:lt,/ FONTgt,lt ,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbspΔW= 3674.3-3491.9lt,BRgt,nbsp = 182.4nbspMJ / h = 50.6nbspkW / hlt,BRgt,nbsp电为nbsp0 .32nbsp元/ kWhnbsp计,将节省电费nbsp12.8nbsp元。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp波纹管换热器于2001年6月投入生产和运行,各种生产过程指标满足设计要求。与原来的管式换热器相比,传热效果大大提高,系统的工作压力降低了nbsp0.09MPa,投资额增加,每年节水,电和多产铵的产值氯化物为125.5nbsp元。它还保证了在满负载下安全运行的需求,并具有明显的综合效益。简而言之,波纹管换热器是化工生产中更好的节能设备。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp关于作者nbsp曲国忠,1967年出生,毕业于南京工业大学化工技术研究院工程师,江苏华昌化工副总工程师。从事化肥,纯碱生产的技术管理和技术改造,主持完成了多项技术改造和扩能项目。 nbsplt,BRgt,lt,BRgt,nbsp文章来自:中国热交换网lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,