常壓蒸餾管式加熱爐對流室的計(jì)算設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u24049常壓蒸餾管式加熱爐對流室的計(jì)算設(shè)計(jì)案例 1141131對流室主要尺寸 1207632對流室高度 649873全爐熱效率 6226904確定汽化段的當(dāng)量長度 6278485汽化段中氣、液兩相的混合密度 7113186汽化段中氣、液兩相的混合流速 7179747汽化段的壓力降 7193408加熱段的壓力降 71對流室主要尺寸對流式下段（閃底油）的傳熱計(jì)算（1）閃底油吸收熱量：=21.45-20.845=4.605MW煙氣出輻射段溫度t1=711℃，比焓為H1i=216kcal/kg，假如煙氣出口溫度為t1o，其比焓為H1o，根據(jù)熱平衡有（假設(shè)熱損失似千分之二）＝(1-0.2%)代入數(shù)據(jù)求出H1o＝121kcal/kg，查煙焓圖5-1得t1o=440℃?zhèn)鳠釡夭睿簾煔猓?11℃440℃閃底油：296℃280℃溫差：415℃160℃ΔT=(415-160)/ln(415/160)=261.39℃煙氣平均溫度：Tg=(711-440)/ln(711/440)=560℃=833.15K（2）管內(nèi)膜傳熱系數(shù)管徑di=0.111m管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速：=1.5=1.5×(710.744)0.8/0.1110.2=680kcal/(m2·h·℃)（3）釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（釘頭直徑ds=12mm）將數(shù)據(jù)代入可得；hs=9.44×2.670.667×(833.15)0.3/120.333=59.75kcal/(m2h℃)釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=1/（1/59.75+0.005）=49.25kcal/（m2·h·℃）釘頭效率使用的釘頭為標(biāo)準(zhǔn)釘頭，釘頭高0.025m，當(dāng)hs＝59.75kcal/(m2h℃)時(shí)，查文獻(xiàn)[7]圖3-12有Ωs=9.44×2.670.667×833.150.3/1020.333=29.39kcal/(m2h℃)hoc。=11/hoc+0.005d.釘頭外膜傳熱系數(shù)每米管長光管的表面面積：每米管長釘頭部分表面面積：12÷0.016×（0.012×0.025×3.14+0.785×0.0122）=0.792m2(：，，37mm兩種，列，，)。每米管長釘頭外的光管部分表面面積：hso=(49.25×0.93×0.792+21.9×0.32)/0.40=132.38kcal/(m2h℃)（4）總傳熱系數(shù)Kc1Kc1=hso/(hso+)=132.38×680/(132.38+680)=110.81kcal/(m2h℃)（5）對流管表面積及管排數(shù)Ac1=Qc1÷(Kc1ΔT)=4.605÷110.81×261.39=158.98m2Nc1=Ac1÷nwLcdcπ=158.98÷1.1×8×π×0.127=10.72(排)，取11排（6）對流管表面熱強(qiáng)度qc1=Qc1÷Ac1=4605KW÷158.98m2=28.97KW/m2對流室中段（飽和水蒸汽）對流傳熱計(jì)算（1）傳熱溫差及熱負(fù)荷過熱水蒸氣的吸收量：Qc2=0.57×106kcal/h煙氣進(jìn)入該段溫度T2i=440℃，其焓值為H2i=123kcal/kg假設(shè)煙氣出該段溫度為T20，其比焓為H20，根據(jù)熱平衡有（假設(shè)熱損失為0.3％）Qc2＝Wg（H2i-H20）（1-0.3％）解得H20＝112.7kcal/kg，查煙焓圖得T20=400℃?zhèn)鳠釡夭睿簾煔?40℃400℃過熱水蒸氣420℃180℃溫差20℃220℃＝煙氣平均溫度=692.73K（2）選用102×6標(biāo)準(zhǔn)釘頭管，取nw=8，Si=0.254，di=0.134m（8-0.5）×0.254+0.134+2×（0.025+0.03）=2.149m（0.134+1/0.016×0.012×2×0.025）×Lc=0.14Lcm2Gg=mg3600（Lcb-afnw）=33411.14/3600/（L假設(shè)Lc=3.55，代入得：Gg=3.00kg/m2.s，af=0.489管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速：G2=4320.905kg/hGF=4G23600Nπdi2故：hi*=5GF0.8/di0.2=5×81.150.8/0.1340.2=261.2kcal/（m2·h·℃）（3）a.釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=56.98kcal/（m2h℃）包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)39.41kcal/（m2hK）b.釘頭效率，所采用的釘頭為12標(biāo)準(zhǔn)釘頭，釘頭高0.025m，當(dāng)＝56.98時(shí)，查P79LY-500-圖7有Ωs=0.93c.包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)d.釘頭外膜傳熱系數(shù)每米管長光管的表面面積：每米管長釘頭部分表面面積：12/0.016×（0.012×0.025×3.14+0.785×0.0122）=0.792m2每米管長釘頭外的光管部分表面面積：90.92kcal/（m2h℃）（4）總傳熱系數(shù)Kc2（5）對流管表面積及管排數(shù)排，取7排（6）對流管表面熱強(qiáng)度對流室上段（冷原油）對流傳熱計(jì)算（1）傳熱溫差及熱負(fù)荷冷原油的吸收熱量：Qc3=2.42×106kJ/h。煙氣進(jìn)入該段溫度T3i=400℃，其焓值為H3i=114kcal/kg煙氣，假設(shè)煙氣出該段溫度為T30，其比焓為H30，根據(jù)熱平衡有（假設(shè)熱損失為0.3％）Qc3＝Wg（H3i-H30）（1-0.3％）解得I30＝87kcal/kg，查煙焓圖得T2i=310℃?zhèn)鳠釡夭睿簾煔猓?00℃310℃冷原油：200℃120℃溫差：200℃190℃T=（200-190）/㏑（200/190）=168℃煙氣平均溫度Tg=（400-310）/㏑（400/310）=354.1℃=627.25K（2）選用102×6標(biāo)準(zhǔn)釘頭管，取nw=8，Si=0.254，di=0.134m（8-0.5）×0.254+0.134+2×（0.025+0.03）=2.149m（0.134+1/0.016×0.012×2×0.025）×Lc=0.14Lcm2Gg=mg3600（Lcb-afnw）=33411.14/3600/（L假設(shè)Lc=3.55，代入得：Gg=3.00kg/m2.s，af=0.489管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速：G3=49875kg/hGF=4G23600Nπdi2故：=5×241.780.8/0.1340.2=1011.94kcal/（m2·h·℃）（3）a.釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=44.6kcal/（m2h℃）包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)31.94kcal/（m2hK）b.釘頭效率，所采用的釘頭為12標(biāo)準(zhǔn)釘頭，釘頭高0.025m，當(dāng)＝44.6時(shí)，查P79LY-500-圖7有Ωs=0.90c.包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)d.釘頭外膜傳熱系數(shù)每米管長光管的表面面積：每米管長釘頭部分表面面積：12/0.016×（0.012×0.025×3.14+0.785×0.0122）=0.792m2每米管長釘頭外的光管部分表面面積：107.74kcal/（m2h℃）（4）總傳熱系數(shù)Kc2（5）對流管表面積及管排數(shù)排，取9排（6）對流管表面熱強(qiáng)度2對流室高度對流室設(shè)置兩排遮蔽管（Φ102×6）總排數(shù)為N＝Nc1+Nc2+Nc3+2=11+7+9+2=29排高度：HL=3/2NcSc=3/2×（14×0.288+3×0.254+2×0.254+2×0.254）=7.94m對流室爐管總根數(shù)=8×14+8×3+8×2+8×2=168根3全爐熱效率已知當(dāng)煙氣出口溫度為310℃時(shí)，其焓值為87kcal/kg，取全爐熱損失為3%，則：η=1-3%-33411.14×87/8243.885=34.34%4確定汽化段的當(dāng)量長度閃底油焦點(diǎn)溫度、焦點(diǎn)壓力：t0=553.9℃，P0=41.2atm假設(shè)汽化點(diǎn)的壓力為0.45MPa，查圖4.2（閃底油的p-T-e相圖）查的此時(shí)汽化溫度為：340℃因?yàn)闋t子輻射管出口溫度為360℃，氣化率為43.59%，在輻射管出口處氣、液兩相混合比焓為I0=0.4359×165+(1-0.4359)×218=169.9kcal/kg開始汽化時(shí)340℃，液相比焓為=205kcal/kg輻射管入口溫度為296℃，液相比焓為Ii=175kcal/kg輻射管的當(dāng)量長度，由表10-1?。?0，則=120.5m5汽化段中氣、液兩相的混合密度汽化段平均溫度TV=(352+360)/2＝356℃汽化段平均壓力PV=(0.4+0.206)/2=0.303MPa取MV=180kg/kmol，則：=18.5kg/m3汽化段平均條件下的液相密度0.8910-0.00063×(352-20)=0.6818g/cm3汽化段平均氣化率：=(0+0.4359)/2×100%=21.795%汽化段的氣液兩相的混合密度為61.42kg/m36汽化段中氣、液兩相的混合流速Wm=395960×0.5/(3600×61.42×π/4×0.1342×8)=12.75m/s7汽化段的壓力降摩擦系數(shù)：＝0.019汽化點(diǎn)出壓力降為：=2.76×105Pa=0.276MPa汽化點(diǎn)處壓力為：Pe=0.276+0.111=0.387MPa，與假定Pe＝0.4MPa符合。8加熱段的壓力降（1）汽化點(diǎn)溫度當(dāng)汽化段的壓力為0.387×106Pa時(shí)，得汽化點(diǎn)的溫度為320℃，該點(diǎn)液相比焓值為=170kcal/kg。故真正的汽化段當(dāng)量長度：=124.95m（2）汽化點(diǎn)前爐管總當(dāng)量長度輻射管加熱段的當(dāng)量長度：268.54-124.95=143.59m對流管（包括遮蔽管）的當(dāng)量長度：=86.6m所以汽化點(diǎn)以前的總當(dāng)量長度：=143.59+86.6=230.19m（3）汽化點(diǎn)以前爐管平均溫度：T=(280+352)/2=316℃（4）液氣相密度，取MV=180kg/kmol：=30.8kg/m30.8910-0.0006