空冷器设备计算说明书.docx
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空冷器设备计算说明书
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保密等级:
档案号:
NDLNG-MRC项目
HTRI软件设计空冷器工艺计算说明书
编写
校对
审核
耐德工业股份有限公司技术中心
2012-12-28
HTRI软件设计空冷器E-101
工艺计算说明书
一、HTRI软件简要介绍
HTRI软件是专门针对换热器的设计、校核而开发的,其涉及的换热器类型主要包括管壳式换热器、空气冷却器、板框式换热器等类型。
对于每一类型的模块,都包含有设计、模拟、校核三个方法类型。
二、E-101空冷器设备说明
E-101空冷器,即原料天然气一级压缩后的级间冷却器,主要保证进压缩机二级压缩前温度不过高,使其降为压缩机所适用的进口温度,从而降低压缩机的能耗和减少压缩机的一次性投资。
三、E-101设计计算步骤
1.设计
在HTRI软件中,设计类型是定义了换热器的大多数的几何结构和足够的工艺条件后,软件来计算需要的热负荷,然后计算其他缺少的几何结构、传热系数和压力降。
这一程序可以设计空气冷却器的管束长和宽、管长、管径、管间距、风机大小、电机功率等。
设计过程是交互式的,由我们来控制每一个几何参数的允许范围。
1.1设计条件
流量
温度(℃)
压力(KPa)
组份及组成(mol%)
污垢热阻m2/(K*W)
允许压降
热流
3.04kg/s
104/43.5
3200
甲烷
91.6
0.000172
70KPa
乙烷
5.32
丙烷
0.782
正丁烷
0.154
异丁烷
0.135
正戊烷
0.008
异戊烷
0.042
正己烷
0.026
氮气
0.86
二氧化碳
1.073
空气
32
89.19(据海拔高度计算)
0.000344
200Pa
1.2数据的输入
(1)确定热流的相态及冷热流污垢系数:
相态包括:
气相、液相、冷凝三个选项。
如下图:
污垢热阻
选择相态
(2)输入空冷器几何数据
包括:
1选择设计模块
2工艺流体条件:
热流流量、进出口温度、压力与允许压降;空气设计温度、海拔高度、空气侧允许压降。
3管束的基本参数:
管子类型、管子长度、管子内径、横向管间距、管子厚度、管程数
4管子翅片参数:
翅片密度、翅片高、翅根处厚,此步骤输入前及结果见图
此几何数据输入前及输入数据后结果如下图:
管程数
(3)热流体性质
包括物理性质和热性质,过程如下图示:
请选择此项项
热性质选择此选项
选择HYSYS数据包
选择物性方法PengRob
选择组份及填入摩尔分数
填入数据后点击此按钮,结果见下图
填入相关性质计算的压力、温度网格数据
出现下图点OK后点击运行按钮,此时物性参数已导入,此步骤结束
点击导入按钮
(4)设计选项
设计选项,需要设定哪些选项是可变化的,软件根据选择进行逐个数据计算得出最佳结论,一般选择管束宽度,此处也可不选择。
选择之后结果如下:
此处完成后,点击运行按钮,进行设计计算
1.3运行设计
运行后,显示如下结果:
当此处提示为无错误和警告后可保存
若此处提示无错误(即左侧RuntimeMessage前出现绿色),则可保存该文件去校核;若提示警告或错误(即左侧RuntimeMessage前出现黄色或红色),则应检查几何参数数据和物性数据(包括管子型式——直管和U型管、由于温度过高材料选择有误、物性参数温度压力网格界定太小等),修改后重复以上过程,直至提示无误。
切换到Design选项,对该算例点击右键保存。
如下:
此处右键进行保存
2.校核
打开前面保存好的文件,打开后显示如下图:
点击运行
此处自动为Rating
根据管束宽度选定接管数量并填入
出现以下结果:
包括空冷器的结构型式,大小,设计余量,冷热流体速度、温度分布,压降,换热系数,几何结构参数,风机相关数据等。
若校核后提示无错误和警告,并且设计余量在规定的范围内,则此空冷器初步设计结果就为此结果;若出现错误或警告提示,则需修改部分参数进行校订,直到出现上述情况。
一般根据压降、设计余量等数据调整管长、管心距、管排数、管程数、空气迎面风速等,使压降和设计余量达到理想值。
(设计余量为0至10%)
此图为所有的结果
以下为部分结果截图:
此图为管束相关数据:
此图为空冷器大致结构:
3.结论
E-101空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片直管
热负荷,KW
443.53
有效平均温差,℃
28.1
换热面积(翅片管/光管),m2
810.735/42.408
换热系数,W/(m2*K)
21.42
设计余量
9.94%
管束长×宽(L×B),m
4.5×2.25
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/4
管数
162
空气质量流量,kg/s
31.625
管外径/管间距,mm
19/54
管厚,mm
2
翅高/翅根厚,mm
12.5/0.4
翅化比
19.1176
翅片效率
83.6%
迎面风速,m/s
3.07
热流进出/口速度,m/s
11.47/9.45
进口接口数量/直径(mm)
2/50
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
43.757/75.22
风机数量/直径(m)
2/1.8
风机功率,KW
2.25
风机效率
65%
四、其他空冷器设计工艺说明书
因运用HTRI软件设计校核空冷器步骤与E-101的步骤一致(唯一不同的是,若是冷凝,则管子型式需要选择
U型管,如下图所示),所以在此不一一列出其过程,现将结果一一列出,见下表。
此处选择U型管
表一:
E-102——原料天然气二级压缩空冷器
E-102空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片直管
热负荷,KW
500.929
有效平均温差,℃
28.1
换热面积(翅片管/光管),m2
1070.30/40.022
换热系数,W/(m2*K)
17.215
设计余量
3.38%
管束长×宽(L×B),m
4.5×2.25
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/4
管数
154
空气质量流量,kg/s
31.429
管外径/管间距,mm
19/56
管厚,mm
2
翅高/翅根厚,mm
16/0.4
翅化比
26.7429
翅片效率
75.2%
迎面风速,m/s
3.05
热流进出/口速度,m/s
5.94/4.64
进口接口数量/直径(mm)
2/50
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
21.816/77.82
风机数量/直径(m)
2/1.8
风机功率,KW
2.29
风机效率
65%
表二:
E-301——脱碳气空气冷却器
E-301空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片U型管
热负荷,KW
51.898
有效平均温差,℃
12.4
换热面积(翅片管/光管),m2
142.174/8.228
换热系数,W/(m2*K)
30.056
设计余量
1.70%
管束长×宽(L×B),m
3×1
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/2
管数
35
空气质量流量,kg/s
11.353
管外径/管间距,mm
25.4/54
管厚,mm
2.5
翅高/翅根厚,mm
12.5/0.4
翅化比
17.2801
翅片效率
84.8%
迎面风速,m/s
3.72
热流进出/口速度,m/s
10.49/10.90
进口接口数量/直径(mm)
1/50
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
73.929/107.84
风机数量/直径(m)
2/0.9
风机功率,KW
1.26
风机效率
65%
表三:
E-206——贫胺液空冷器
E-206空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片直管
热负荷,KW
89
有效平均温差,℃
13.2
换热面积(翅片管/光管),m2
815.43/42.6533
换热系数,W/(m2*K)
8.519
设计余量
3.39%
管束长×宽(L×B),m
4.5×2.25
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
4/4
管数
162
空气质量流量,kg/s
31.625
管外径/管间距,mm
19/54
管厚,mm
2
翅高/翅根厚,mm
12.5/0.4
翅化比
19.1176
翅片效率
83.8%
迎面风速,m/s
3.07
热流进出/口速度,m/s
0.54/0.55
进口接口数量/直径(mm)
1/50
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
16.656/72.49
风机数量/直径(m)
2/1.8
风机功率,KW
2.18
风机效率
65%
表四:
E-204——C-202解析气冷却空冷器
E-204空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片U型管
热负荷,KW
257.988
有效平均温差,℃
37.2
换热面积(翅片管/光管),m2
384.327/16.016
换热系数,W/(m2*K)
19.486
设计余量
7.89%
管束长×宽(L×B),m
4.5×1.5
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/2
管数
46
空气质量流量,kg/s
25.051
管外径/管间距,mm
25/62
管厚,mm
2.5
翅高/翅根厚,mm
16/0.4
翅化比
24
翅片效率
78.3%
迎面风速,m/s
3.64
热流进出/口速度,m/s
26/12.5
进口接口数量/直径(mm)
1/150
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
9/85.8
风机数量/直径(m)
2/1.385
风机功率,KW
2.26
风机效率
65%
表五:
E-302——脱水再生塔再生气空冷器
E-302空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片直管
热负荷,KW
384.756
有效平均温差,℃
57
换热面积(翅片管/光管),m2
628.208/36.082
换热系数,W/(m2*K)
10.787
设计余量
0.35%
管束长×宽(L×B),m
4.5×1.5
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/4
管数
104
空气质量流量,kg/s
16.446
管外径/管间距,mm
25/54
管厚,mm
2.5
翅高/翅根厚,mm
12.5/0.4
翅化比
17.4107
翅片效率
50.1%
迎面风速,m/s
2.39
热流进出/口速度,m/s
3.13/1.63
进口接口数量/直径(mm)
1/50
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
5.253/96
风机数量/直径(m)
2/1.3
风机功率,KW
1.42
风机效率
65%
表六:
E-501——MR一级压缩空冷器
E-501空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片U型管
热负荷,KW
2688.74
有效平均温差,℃
23.4
换热面积(翅片管/光管),m2
4661.29/269.749
换热系数,W/(m2*K)
26.227
设计余量
6.52%
管束长×宽(L×B),m
10.5×3
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/6
管数
327
空气质量流量,kg/s
119.203
管外径/管间距,mm
25.4/54
管厚,mm
2.5
翅高/翅根厚,mm
12.5/0.4
翅化比
17.2801
翅片效率
83.8%
迎面风速,m/s
3.72
热流进出/口速度,m/s
15.83/12
进口接口数量/直径(mm)
2/150
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
61.3/231.72
风机数量/直径(m)
3/2.7
风机功率,KW
15.3
风机效率
65%
表七:
E-502——MR二级压缩空冷器
E-502空冷器设备工艺数据表
型式
鼓风式、高翅片U型管
热负荷,KW
3094.639
有效平均温差,℃
23.3
换热面积(翅片管/光管),m2
7488.22/313.445
换热系数,W/(m2*K)
19.437
设计余量
9.37%
管束长×宽(L×B),m
10.5×4.5
跨数
1
管束数/跨
1
管程数/管排数
2/6
管数
387
空气质量流量,kg/s
178.805
管外径/管间距,mm
25/67
管厚,mm
2.5
翅高/翅根厚,mm
16/0.4
翅化比
23.8901
翅片效率
77.2%
迎面风速,m/s
3.72
热流进出/口速度,m/s
4.2/2.78
进口接口数量/直径(mm)
2/100
管侧/空气侧压降(KPa/Pa)
34.662/170.71
风机数量/直径(m)
2/3.6
风机功率,KW
28.13
风机效率
65%
..
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