管壳式换热器换热管破裂工况泄放量的计算

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1、第51卷第4期化肥设计Aug．20132013年8月ChemicalFertilizerDesign·5·化学工程管壳式换热器换热管破裂工况泄放量的计算尹俊杰，袁本旺(航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司，甘肃兰州730050)摘要:管壳式换热器在换热管破裂工况下的泄放量计算是工程设计的难点。以实际工程为例，针对换热管破裂时高压侧与低压侧处于不同工况下的泄放量进行了计算，并与国外相关计算数据进行了比较;总结出针对不同工况所应采用的泄放量计算公式和工程设计时的相关注意事项。关键词:管壳式换热器;换热管;破裂;泄放量;安全阀doi:10．3969/j．issn．1004－8901．2013．0

2、4．002中图分类号:TQ051．5文献标识码:A文章编号:1004－8901(2013)04－0005－03LeakageCalculationinCaseofHeatTubeBrokenforTubeandShellHeatExchangerYINJun-jie，YUANBen-wang(LanzhouSub-company，SpaceFlightChangzhengChemicalEngineeringStockCompanyLtd．，LanzhouGansu730050China)Abstract:LeakagecalculationwasadifficultpointinEngin

3、eeringdesignunderheatexchangingtubebrokenintubeandShellheatexchanger．Tak-ingpracticalprojectasanexample，leakagewascalculatedinallusiontohighpressuresideandlowpressuresideunderdifferentconditionsincaseofheatexchangingtubebroken，andacomparisonwasmadewithforeignrelativecalculationdata;itwassummarizedt

4、hattheformulaforleakagecalculationwastobeadoptedfordifferentconditionsandtherelativemattersweretobenoticedinengineeringdesign．Keywords:tubeandshellheatexchanger;heatexchangingtube;breakage;leakage;safetyvalvedoi:10．3969/j．issn．1004－8901．2013．04．002化工生产装置中压力容器和管道一般采用安成工艺包中的水冷器为实例，探讨该工况下泄放量全阀或爆破片作为超压

5、保护措施，换热管破裂是其的计算。中较典型的超压事故工况。计算管壳式换热器换根据文献［2］介绍，高压侧为气相的泄放量计热管破裂工况泄放量是工程设计的一个难点，国内算公式为:外的标准和设计手册对此介绍较少，原化工部标准2k+172MkpkpkW=6．129×10dp2－2《安全阀的设置和选用》(HG/T20570．2－95)仅给1ZT(k－1)((p)(p))槡11出了高压侧为液相的泄放量计算公式，对于高压侧(1)［2］为气相的事故工况没有阐述。王炜等撰写的论当p2＞pC时，其简化公式为:文《管壳式换热器换热管断裂泄放量的计算》对高72M22压侧是液相、气相和气液两相工况进行了探讨，但W=4．3

6、43×10d槡T(p1－p2)(2)对低压侧是气相和液相这2种工况没有深入阐述。当p2≤pC时，其简化公式为:鉴于此，笔者拟针对管壳式换热器换热管破裂工况72M32W=4．343×10dp1(3)泄放量的计算再作深入探讨。槡T41高压侧气相低压侧液相的泄放量计算(1)已知条件。水冷器管侧操作温度94．2℃，设计温度160℃，操作压力13．84MPa(绝)，设计压力氨合成单元中的水冷器是典型的高压侧气相16.2MPa，绝热指数1．498，压缩因子1．043。壳侧操作低压侧液相的设备，管侧是高压合成气，壳侧是循温度32℃，设计温度80℃，操作压力0．50MPa(绝)，环冷却水。根据规范要求，换热

7、管破裂是引起该设设计压力0．75MPa。换热管16mm×2．0mm。备低压侧超压的主要原因。笔者以卡萨利公司作者简介:尹俊杰(1977年－)，男，山东浮山人，1999年毕业于华东(CASALE)为国内某化工企业提供的2000t/d氨合理工大学化学工程系，高级工程师，从事化工工艺设计工作。·6·化肥设计2013年第51卷(2)泄放过程。换热管破裂后，高压侧的气体进入低压侧，经过泄压成为泄放压力和泄放温度下进入