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波纹管换热器在联合碱生产中的应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-16 1:27:43 * 浏览: 16
lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp摘要:从华昌化工有限公司的生产实践开始,由于制冰机超压跳闸和循环水的严重浪费而导致传热效果差。通过对几种类型的换热器进行比较和计算,确定了选择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单元的冷凝面积为nbsp410m2 /个,nbsp4nbsp单元的冷凝面积为nbsp295m2 /个。由于热交换器中水的不均匀分布以及水侧的严重结垢,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,10nbsp氨冷凝器完全打开。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全面比较之后,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采用波纹形状进行传热,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。有效克服了对流换热的主要热阻。同时加强了管内外的换热,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用于气体和氨的热交换,一方面,对流传热系数为由于湍流而降低了管中的热传递。另一方面,波纹管的曲率不断变化,使管外壁上的冷凝物可以迅速形成液滴滴落,消除了薄膜状的冷凝热阻,加强了氨的冷凝传热。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流动通道中流体的高度湍流特性使循环水中的颗粒难以沉积和结垢,即使少量生成规模。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)电阻下降小lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt Lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt由于波纹管内部和外部的流体的层状底层非常薄,因此流体的剪切力非常小。 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),但是它的承压能力很强,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我们有4台制冰机,其中1台大型(LC25A440Z)和3nbsp小型(LG20A200Z)制冰机。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公司中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从nbspT3计算出出口温度nbspT3 = T2×(P3 / P2)(k-1)/ k,取lt,BRgt,氨气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时的气体焓为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波纹当管式热交换器用作氨冷凝器时应考虑气相冷却和冷凝这两个热交换过程,它们的传热系数比纯液相热交换过程小得多,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。考虑到设备的制造,设备的布局以及空气和水的分配,我们选择nbsp2nbsp表直径为nbsp1400nbspmm并将传热面积选择为nbsp500nbspm2波纹管式氨冷凝器。 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的计算结果如表2所示。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,增加nbsp转换前后的冷却能力按照nbsp228.6nbspMJ / h,需要冷却吨氯化铵lt,BRgt,并根据nbsp961.4nbspMJ / tnbsp计算数量,然后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,FONTnbspface = Verdanagt,nbspV = Q / [4186.8×(t2-t1)] lt,BRgt,nbspVnbsp转换前nbsp = 2032nbspm3 / h,Vnbsp转换后nbsp = 1018nbspm3 / hlt,节省了BRgt,nbsp :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电是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。它还保证了在满负荷下安全运行的需求,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屈国忠,1967年出生,毕业南京化工学院工程师,江苏华昌化工副总工程师。从事化肥和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,