设备计算与选型——孙景海.docx

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1、3.3设备计算及选型3.3.1贫液冷却器的计算与选型根据工艺可知，进入脱硫塔之前的脱酸贫液要进行降温，选用低温水进行冷却。将脱酸贫液从T1=40℃冷却到T2=24℃，而低温水的进口温度为t1=16℃和出口温度为t2=24℃。该温度下流体物质特性见表3-1中。表3-1流体物质特性黏度/Pa·s比热容/kJ/（kg·℃）密度/（kg/m³）低温水0.72×10-34.187998.2脱硫贫液0.24×10-34.187916.03.3.1.1试算和初步选择换热器的规格首先，计算热负荷与低温水流量：此换

2、热过程中无相变化，根据公式，Q=Wccpct1-t2=WhcphT1-T2式中Q-换热器的热负荷，kJ/h或w；W-流体的质量流量，kg/h或kg/s；cp-流体的平均定压比热容，kJ/(kg·k)；T-热流体的温度，℃；t-冷流体的温度，℃；h,c-分别代表热流体和冷流体。换热器的热负荷：Q=WhcphT1-T2=25552.2×4.187×40-24=475498.1w低温水的流量：Wc=Qcpc(t2-t1)=475498.1×36004.187×103×(24-16)=51104.4kg/

3、h其次，计算两种流体的平均温度差。本次设计按单壳程、多管程计算。逆流时的平均温度差为：Δtmˊ=∆t2-∆t1ln∆t2∆t1=40-24-(24-16)ln40-2424-16=11.5℃P=t2-t1T1-t1=24-1640-16=0.33R=T1-T2t2-t1=40-2424-16=2根据P和R两因数，从《化工原理》资料中温度差校正系数φ∆t值图（单壳程）中，可查得φ∆t=0.84。故，Δtm=φΔtΔtm,=0.84×11.5=9.66℃最后，初选换热器规格。根据两种流体的情况，假设传

4、热系数K=500W/(m2·℃)，所以传热面积S=QK∆tm=475498.1500×9.66=98.4m2因为Tm-tm=24+402-16+242=12℃<50℃因此不需要考虑热补偿。据此，由换热器系列标准（参考附录）中选定G600Ⅱ-2.5-108型换热器，有关参数如下表3-2。表3-2G600Ⅱ-2.5-108型换热器参数表壳径600mm管子尺寸∅25mm×2.5mm公称压力2.5MPa管长6m公称面积107.5m2管子总数232管程数2管子排列方法正三角形排列中心排管数16实际传热面积为

5、S0=nπdL=232×3.14×0.025×6-0.1=107.5m2如果选择此型号的换热器，那么就要求此过程的总传热系数为K0=θS0∆tm=475498.1107.5×9.66=457.9W/(m2·℃)3.3.1.2核算压力降首先，管程压力降核算：Δp1=(Δp1+Δp2)FtNp式中Δp1-直管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa；Δp2-回弯管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa；Ft-结垢校正因数，量纲为1，对∅25mm×2.5mm的管子，取1.4；Np-管程数，取双管程，Np=2。管程流通面积

6、Ai=π4di2·nNp=π4×0.022×2322=0.0364m2式中di-管子内径，m；n-管子总数；Np-管程数。管程流体流速ui=VsAi=51104.43600×998.2×0.0364=0.4m/s雷诺数Rei=diuiρμ=0.02×0.4×998.20.72×10-3=11091.1>4000(湍流)设管壁粗糙度ε=0.11mm，ε/di=0.11/20=0.0055，由《化工原理》资料中λ-Re关系图中查得：λ=0.035，故∆p1=λLdρu22=0.035×60.02×99

7、8.2×0.422=838.5Pa∆p2=3ρu22=3×998.2×0.422=239.6Pa则，管程压力降∆pi=（∆p1+∆p2）FtNp=838.5+239.6×1.4×2=3018.68Pa其次，壳程压力降核算：∆p0=（∆p1ˊ+∆p2ˊ）FsNs式中Δp1,-流体横过管束的压力降，Pa；Δp2,-流体通过折流板缺口的压力降，Pa；Fs-壳程压力降的结垢校正因数，量纲为1，液体可取1.15；Ns-串联的壳程数，取Ns=1。∆p1ˊ=Ff0ncNB+1ρu022∆p2ˊ=NB(3.5-2

8、hD)ρu022管子为正三角形排列，F=0.5。nc=1.19n=1.19232≈19取折流挡板间距h=0.14m。NB=Lh-1=60.14-1≈42壳程流通面积A0=hD-ncd0=0.14×0.6-19×0.025=0.0175m2壳程流体流速u0=VsA0=25552.23600×916×0.0175=0.4m/s雷诺数Re0=d0u0ρμ=0.025×0.4×9160.24×10-3=38167>500当Re0>500时，f0=5.0Re0-0.228=5.0×38176