天然氣凈化裝置工藝中的再生塔塔底重沸器設(shè)計及校核計算目錄TOC\o"1-3"\h\u17886天然氣凈化裝置工藝中的再生塔塔底重沸器設(shè)計及校核計算 1210381.1工藝設(shè)計條件 2317651.2重沸器初選型 2164551.3重沸器校核 3252651.4殼程壓力降及安裝高度 71.1工藝設(shè)計條件重沸器工藝設(shè)計原始數(shù)據(jù)見表6-1。表6-1工藝設(shè)計原始數(shù)據(jù)表序號類型項目名稱單位管程殼程1操作條件介質(zhì)名稱-水蒸氣富MDEA溶液2流體質(zhì)量流率Wkg/s2.25Wo=12.493入口溫度℃1481214出口溫度℃1601325操作壓力P0kPa400706氣化率y--0.057結(jié)垢熱阻m2·K/Wri=0.0001ro=0.000188熱負(fù)荷W--9物理性質(zhì)液體比熱J/(kg·℃)4181.83861.910液體粘度Pa·s0.1×10-30.5398×10-311液體密度kg/m3921.55981.612液體表面張力mN/m49.6539.413213液體平均氣化潛熱kJ/kg2129.5519.1614氣體密度kg/m32.2404.22515氣體粘度Pa·s0.01426×10-30.0245×10-316臨界壓力PCkPa-45001.2重沸器初選型由5.2.3可知重沸器的熱負(fù)荷：kJ/h取經(jīng)驗熱強(qiáng)度，則重沸器的總傳熱面積為：從表7-1介質(zhì)的物性參數(shù)及換熱面積綜合考慮，該設(shè)計中擬采用臥式熱虹吸重沸器，加熱管取mm×2.5mm[25]。初選重沸器型號為：：AES2200-2.5-1254.87-6/25-4I，具體參數(shù)見下表：表6-2初選換熱器相關(guān)參數(shù)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)殼徑Ds(DN)2200mm管尺寸管程數(shù)NP(N)4管長L6m管數(shù)nt1874管心距Pt32mm中心排管數(shù)Nr26管排列方式正方形斜轉(zhuǎn)45°管程流通面積Si0.0936m2傳熱面積A1254.9m2殼程流通面積So0.144m2板間距B200mm1.3重沸器校核臨界最大熱通量：對比壓力：0.0156因為管束采用正方形斜轉(zhuǎn)45°排列，故：16972.4333W/m2取安全系數(shù)為0.7，則11880.7033W/m2。按照選用面積求實際熱強(qiáng)度：11263.3W/m2，小于臨界最大熱強(qiáng)度，所以選型合理。參照圖7-1[10]，可知設(shè)計點處于泡核沸騰區(qū)，滿足要求。圖6-1壓力對臨界最大熱通量和臨界溫差的影響沸騰傳熱系數(shù)：1）蒸汽覆蓋參數(shù)管束直徑：0.857m單位管長的外表面：0.0785m2/m1.728×10-40.3619則蒸汽覆蓋參數(shù)：=0.21972）壓力函數(shù)Z=3.2713）管內(nèi)膜傳熱系數(shù)hio由表7-1可知：進(jìn)出口氣體流率2.25kg/s進(jìn)出口液體流率kg/s當(dāng)量質(zhì)量流率：23.9435kg/s當(dāng)量質(zhì)量流速：255.8066kg/m2·s當(dāng)量雷諾數(shù)：51161.3248>5×104故Co=0.0265；n=0.8；m=1/3普蘭特準(zhǔn)數(shù)：0.61173603.12154）變量Hi計算因為該設(shè)計選用的時φ25mm×2.5mm，所以m2·K/W。1.4754×10-41544.3130W/m2·K5）有效平均溫差27℃6）設(shè)定壁溫差△t初值13.5℃7）進(jìn)行△Tm1的迭代計算11.64℃式中Co—設(shè)備型式校核系數(shù)，臥式熱虹吸重沸器取1.0；Φ—泡核沸騰傳熱系數(shù)校正系數(shù)，對純組分或窄餾分取1.0，對于寬餾分?！妫?4.536℃帶入上式繼續(xù)計算。經(jīng)過迭代得：18.3℃。8）計算泡核沸騰傳熱系數(shù)730.4683W/(m2·K)總傳熱系數(shù)：495.9W/(m2·K)換熱面積： m2 換熱面積余量：按計算換熱面積計算熱強(qiáng)度：W/m2小于最大臨界熱強(qiáng)度，設(shè)計可行。1.4殼程壓力降及安裝高度重沸器管殼程管道的相關(guān)參數(shù)見表6-3。表6-3重沸器管殼程管道的相關(guān)參數(shù)項目名稱單位公式、表號帶入值結(jié)果1.管程進(jìn)出口管直徑m進(jìn)口-0.15出口-0.152.殼程進(jìn)出口管直徑m進(jìn)口-0.2出口-0.253.入口管線當(dāng)量長度m殼程根據(jù)設(shè)備安裝位置估算，包括大小頭、直管段、彎頭等304.出口管線當(dāng)量長度m殼程根據(jù)設(shè)備安裝位置估算，包括大小頭、直管段、彎頭等401）重沸器入口管線的摩擦損失入口管嘴流通面積：0.03142m2入口管質(zhì)量流速：397.5175kg/m2·s入口管雷諾數(shù)：147283.2531>4000入口管線摩擦系數(shù)：0.02342入口管流速：0.4029m/s入口管線的摩擦損失：9.6884×10-4(30＋HX)2）重沸器出口管線的摩擦損失氣液混合物平均密度：78.1420kg/m3氣液相混合物平均粘度：0.2631×10-3Pa·s出口管流通面積：0.04906m2出口管流速：3.2580m/s出口管雷諾數(shù)：241190.5245>4000出口管線摩擦系數(shù)：0.02094出口管線的摩擦損失：3）重沸器殼程流體的靜壓頭平均密度：532.371kg/m3靜壓頭：0.7554m液柱4）重沸器出口管線內(nèi)流體的靜壓頭取H1=0m，H2=3m，則靜壓頭：5）重沸器殼程摩擦壓力降已知管子當(dāng)量直徑：de=0.027m殼程折流板數(shù)：=29殼程流通面積：m2殼程的質(zhì)量流速：43.37kg/m2·s雷諾數(shù)：2169.3034>1.5×103殼程摩擦系數(shù)：0.3409殼程壓力降0.0761m液柱