海洋石油工艺设计手册10-换热和冷却系统

海洋石油工艺设计手册10-换热和冷却系统内容摘要：

2332。 8 表 2332 管式换热器总传热系数参考值 换热介质 总传热系数 （ kcal/m2 h℃） 原油 / 原油 原油 / 热油 原油 / 冷却水 低压气体（ ） / 冷却水 高压气体（ 2 MPa） / 冷却水 200 ~ 270 250 ~ 300 50 ~ 240 85 410 一般来讲，比重越大，换热系数越低；定性温度越高，换热系数越高。 4．平均温差的确定 1）恒温传热 如果换热器的一側的流体的温度保持恒定，另一侧流体的温度随着流体的位置而改变。 例如，蓄热式加热器可以看作是这种传热方式。 则平均温差为： Δ Tm = t2 – t1 （ 2334） 2）逆流传热 逆流传热是冷热流体的流向相反，以最简单的套管式换热器为例，平均温差为： Δ Tm = (T1 t2) (T2 t1) （ 2335） ln (T1 t2) (T2 t1) T T2和 t t2分别为热、冷 流体进、出换热器的温度。 3）顺流传热 顺流传热是冷热流体的流向相同，平均温差为： Δ Tm = (T1 – t1) (T2 – t2) （ 2336） ln (T1 – t1) (T2 – t2) T T2和 t t2分别为热、冷流体进、出换热器的温度。 平均温差还可以用图查得，见图2370。 9 图 2370 对数平均温度差计算图 4）平 均温度修正系数 F 上述各式对特定的换热器所求出的总传热量有一定的误差，因此，每一种特定的换热器都需要一个特定修正系数进行修正，即： Δ T = FΔ Tm （ 2337） F 为平均温 度修正系数，这些校正系数是通过查图来得到。 具体作法见图 237 图237 图 237图 2374。 F 值不得小于 ，否则一方面在经济上不合理；另一方面当 F 值在 左右时，如果操作温度略有变化， F 值就可能急剧降低，这样将影响操作的稳定性。 因此，当 F 值小于 时，应该增加管程数或壳程数，或者用几个换热器串联；必要时亦可调整温度条件。 10 图 2371 单壳程双或多管程换热器的平均温差校正系数 F 11 图 2372 两壳程四或四以上管程换热器的平均温差校正系数 F 12 图 2373 三壳程六或六以上管程换热器的平均温差校正系数 F 13 图 2374 单通 道多平行管程换热器的平均温差校正系数 F 14 5．空冷器设计中的几个基本参数 1）空冷气总传热系数 在估算时，空冷器总传热系数 K 值可参考表 2333。 表 2333 空冷器总传热系数参考值 换热介质 总传热系数（ kcal/m2 h℃） 用于油类冷却：轻油 用于气体冷却：空气或烟道气 0~2atg， Δ P = 14 kPa 2~7atg， Δ P = 35 kPa 烃类气体 0~， Δ P = 7 kPa ~14atg，Δ P = 21 kPa 14~100atg，Δ P = 7 kPa Δ P = 20 kPa Δ P = 34 kPa Δ P = 70 kPa 250 ~ 350 100 150 170 250 300 350 420 460 2）管排数 国产系列现有 8 三种。 管子排数对经济效果影响很大。 排数太少，单位传热面积的造价就高，同时空气的温升较小，需要的风量就大；反之如果排数太多，空气 的压降就大。 对冷却过程，管排数为 8，一般来讲比重越大管排数越多；烟气、冷却水建议为 4。 对冷凝过程，管排数为 6，同样比重越大管排数越多；水蒸汽为 4。 参见表 2334。 表 2334 建议采用关排数表 类别 管排数 类别 管排数 冷却过程 轻质油品 轻柴油 烟气 4 或 6 4 或 6 4 冷凝过程 水蒸汽 轻质油 塔顶冷凝器 4 4 或 6 4 或 6 3）管程数 当冷却液体或气体时，所选用的程数要结合空冷器的型号、片数与采用的流速一起来考虑。 选定后的设备条件一般要使液体流速在 ~1 m/s， 气体重量流速在 5~10kg/m2 s；对冷凝过程，如果对数平均温差的校正系数大于 ，可采用一管程，否则应考虑采用两管程；对于含不凝气的部分冷凝过程，为了提高管内膜传热系数，应采用两管程或多管程。 管内流率、流速与单程管数及管束规格的关系图见图 2375。 4）迎风面空气速度 空气通过迎风面的速度简称为迎风速；当空气为标准状态时，迎风面的速度简称为标准迎风速 UNF。 迎风面空气速度太低时，影响传热速度，从而影响传热面积；太高时影响空气压力降，15 从而影响功率消耗。 因此，对迎风面速度需要规定一定的范围，最大不 超过 ，最小不低于 m/s。 管排数少时，偏其上限，管排数多时，偏其下限。 参见表 2335。 表 2335 推荐的迎风面积及有关参数 项目 单位 翅片 种类 管排数 2 4 6 8 10 表准迎风面速 m/s 光管面积 /迎风面积 m2/m2 高翅 低翅 单位迎风面的风量 m3/(h•m2) 10000 9000 8300 单位光管面积空气每升高 1℃ 带走的热量 W/(m2•℃ ) 高翅 716 428 295 低翅 623 372 258 5）高低翅片的选用 翅片面积愈大，折合到光管的空气膜传热系数也愈高。 因此，当管内膜传热系数较高时，采用高翅片对提高总传热系数的效果也愈显著。 建议：当管内传热膜系数 1800 kcal/m2 h℃ 采用高翅片 当管内传热膜系数 1000~1800 kcal/m2 h℃ 采用高低翅片均可 当管内传热膜系数 100~1000 kcal/m2 h℃ 采 用低翅片 当管内传热膜系数 100 kcal/m2 h℃ 采用光管 6）对数平均温差及其校正系数 对数平均温差按一般的方法计算。 在计算对数平均温差之前，需要先知道空气的出口温度。