波纹管换热器在联碱制冷过程中的应用.pdf
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1、! ! ! ! “ “ “ “ 经验交流 波纹管换热器在联碱制冷过程中的应用 瞿国忠, 周军 (江苏华昌化工股份有限公司, 江苏 张家港215600) 摘要: 从冷凝器换热效果差造成冰机超压跳闸、 循环水浪费严重的生产实际出发, 经对几种换热器 各方面比较和计算, 选用波纹管换热器, 达到了安全、 增产、 节能、 节水的目的。 关键词: 氨制冷; 波纹管换热器; 节能 中图分类号: TO 114.161;TK 172文献标识码: B文章编号: 1005-8370 (2005) 04-27-02 我公司联碱装置的制冷系统氨冷器原采用的是 列管式换热器, 其中有 6 台冷凝面积为 410 m2/台
2、, 有 4 台冷凝面积为 295 m2/台, 共 10 台。由于换热 器水量分布不均, 且水侧结垢严重, 因此, 进、 出口水 温温差仅为 1 2.5 C。在 2000 年扩建至 120 kt/a 后, 10 台氨冷凝器全开, 夏季经常发生冰机压力超 高、 跳闸严重, 影响了联碱生产的正常运行。因此, 氨冷凝器的改造对于保证联碱生产的正常, 装置满 负荷运行有实际意义。 1换热器改造方案的确定 在传热效率、 结构、 节能、 节水、 污垢清洗和投入 等各方面, 对列管式、 板式、 波纹管换热器等三种类 型换热器作了充分的比较之后, 决定选用波纹管卧 式换热器。 波纹管换热器的特点如下: 1) 换
3、热能力强 由于换热采用波纹形状, 管内外流道截面连续 不断地突变, 造成流体流动。始终处于高度湍流状 态, 难以形成层流底层, 使得对流传热的主要热阻被 有效地克服, 管内外传热被同时强化, 因而传热系数 高。同时换热管壁很薄 (0.8 mm) , 极大地降低了管 壁热阻, 进一步强化了对流传热。 对于气氨和水的换热, 一方面因为湍流使得对 流传热系数较低的管内传热得到加强, 另一方面由 于波纹管的曲率不断变化, 使得管外壁冷凝液能够 迅速形成液滴脱落, 消除了膜状冷凝热阻, 强化了管 外氨气冷凝传热, 使得总传热系数大大提高。 2) 有自然防垢, 自然除垢特性 流道内流体的高度湍流特性, 使
4、得循环水中的 微粒难以沉积结垢, 即使有少量垢生成, 由于波纹管 上存在管壳温差应力而产生的应变, 这一应变, 使得 具有弹性特征的波纹管曲率发生微观变化, 从而使 附着其上的垢膜破裂而脱落。 3) 阻力降很小 由于波纹管内外流体流动的层流底层极度薄, 使得流体流动的剪切力很小。 4) 承压能力强, 安全系数高 波纹管管壁厚度很薄 (0.8 mm) , 但承压能力很 强, 其爆破压力达成 8 Mpa, 而允许工作压力规定为 4 Mpa, 冰机氨冷器实际的工作压力为 1.6 Mpa。因 此使用安全系数很高, 故使用于冰机氨冷器。波纹 管的材质选用较耐氯根腐蚀的 316 L, 这较好地解决 了不锈
5、钢设备在循环水使用中的腐蚀问题。 2波纹管换热器的工艺设计 2.1氨冷凝器热负荷的确定 我公 司 联 碱 生 产 满 负 荷 生 产 冰 机 开 1 大 !“2005 年第 4 期瞿国忠, 等: 波纹管换热器在联碱制冷过程中的应用 (LG25A44OZ) 、 3 小 (LG2OA2OOZ) 共 4 台冰机, 现通过 计算, 求得符合生产实际的氨循环量。表 1 是改造 前后冰机氨冷凝器 1O 天随机运行工况条件。 表 1 制冷系统 10 天运行工况表 (平均值) 冰机入口氨冷凝器 蒸发 温度 C 气氨 温度 C 压力 Mpa 比容 m3/kg 气氨 温度 C 压力 Mpa 热水 温度 C 冷水
6、温度 C 改造前O1O.34O.28391.5531.529 改造后O1O.34O.2837.51.463429 2.2氨循环量的确定 公司内螺杆冰机在工况下的吸气系数为 O.817 (计算略, 见参考文献) , 大冰机的理论打气量为 2 16O m3/1, 小冰机的理论打气量为 1 O86 m3 /1。 则氨循环量: G = (2 16O + 1 O86 X 3) X O.817/O.28 = 15 8O8.95 kg/1 2.3制冷循环中各点焓值 1) 蒸发: t1= O CP1= O.34 Mpa 则: i1= 1 681.92 kJ/kg 2) 冰机入口: t1= O CP1= O.3
7、4 Mpa 查 P1下气氨 Cp = 11.22 kcaI/kmOI C, 则: i2= 1 681.92 + 1 X 11.22 X 4.18/17 = 1 684.68 kJ/kg 3) 冰机出口: P3= 1.46 Mpa 由 T3= T2X (P3/ P2) k - 1/ k 计算出口温度 T3, 取气氨 K = 1.25。 T3= (273 + 1) X (1.46/O.34) O.25/1.25 = 93.6 C 查 P3下气氨 Cp = 13. 94 kcaI/kmOIC, 温度 35.7 C下的气氨焓为 1 7O7.1 kJ/kg, 则: i3= 1 7O7.1 + (93.6
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- 波纹管 换热器 制冷 过程 中的 应用
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