本發(fā)明專利技術(shù)提出了低溫甲醇—甲醇纏繞管式換熱器設(shè)計計算方法，主要應(yīng)用于煤制氣、煤制甲醇等煤化工領(lǐng)域，包括-70℃低溫甲醇洗工藝等氣體低溫凈化、低溫液化分離領(lǐng)域。設(shè)計計算過程包括基本結(jié)構(gòu)設(shè)計及換熱工藝計算過程，工藝計算包括確定低溫甲醇進(jìn)出口定性溫度、查找定性溫度及壓力下的甲醇物性參數(shù)、計算對數(shù)平均溫差、計算熱負(fù)荷、確定換熱器規(guī)格、確定管道排列方式、計算總傳熱系數(shù)、總傳熱面積及換熱器有效換熱高度等主要部分；本發(fā)明專利技術(shù)給出了較完整的低溫甲醇－甲醇纏繞管式換熱器換熱工藝計算數(shù)學(xué)模型，可將此數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于纏繞管束的換熱工藝計算過程，以此設(shè)計整套甲醇－甲醇纏繞管式換熱器。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器設(shè)計計算方法，主要應(yīng)用于煤制氣、煤制甲醇等煤化工領(lǐng)域，包括-70°C低溫甲醇洗工藝等氣體低溫凈化、低溫液化分離
技術(shù)介紹
低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器是一種換熱管道經(jīng)層層纏繞后形成的一種單管束螺旋盤管型熱交換設(shè)備，主要應(yīng)用于殼程小于2. 8MPa、+60 -60°C甲醇與管程小于IOMPa, +60 -60°C甲醇進(jìn)行換熱等過程，主要由管程進(jìn)口接管(I)、殼體上封頭(2)、內(nèi)置上管箱(3)、內(nèi)置上管板(4)、殼程出口接管(5)、殼體(6)、上支撐圈(7)、螺旋管束(8)、芯筒(9)、下支撐圈(10)、殼程進(jìn)口接管(11)、內(nèi)置下管板(12)、內(nèi)置下管箱(13)、殼體下封頭(14)、管程出口接管(15)等主要部件構(gòu)成，主要用于存在較大溫差的低溫甲醇一甲醇流體換熱過程。低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器以其結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積具有較大的傳熱面積，傳熱管的熱膨脹可自行補償，容易實現(xiàn)大型化，可減少低溫甲醇洗等低溫凈化、液化工藝中的換熱設(shè)備數(shù)量。由于低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器應(yīng)用于低溫環(huán)境，內(nèi)部管道纏繞復(fù)雜，沒有通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，也沒有統(tǒng)一的換熱工藝設(shè)計計算方法，隨著工藝流程或物性參數(shù)特點不同而存在較大差別，因此低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器難以標(biāo)準(zhǔn)化。此外，由于低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器螺旋管束(8)纏繞方法很多，沒有統(tǒng)一的管道纏繞模式及理論設(shè)計計算方法用于計算機輔助計算過程，給低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器的科學(xué)計算過程帶來了障礙。為更好地解決低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)化及科學(xué)計算問題，本專利技術(shù)從低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計及換熱工藝設(shè)計計算出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)外一些成熟的計算方法，給出了一種低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器的簡捷設(shè)計計算方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器設(shè)計計算方法，包括基本結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及換熱工藝計算過程，換熱工藝計算過程包括確定低溫甲醇進(jìn)出口定性溫度、查找定性溫度及壓力下的甲醇物性參數(shù)、計算對數(shù)平均溫差、計算熱負(fù)荷、確定換熱器規(guī)格、確定管道排列方式、計算總傳熱系數(shù)、計算總傳熱面積及換熱器有效換熱高度等主要部分。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案 一、換熱器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器主要由管程進(jìn)口接管(I)、殼體上封頭(2)、內(nèi)置上管箱(3)、內(nèi)置上管板(4)、殼程出口接管(5)、殼體(6)、上支撐圈(7)、螺旋管束(8)、芯筒(9)、下支撐圈(10)、殼程進(jìn)口接管(11)、內(nèi)置下管板(12)、內(nèi)置下管箱(13)、殼體下封頭(14)、管程出口接管(15)等部件構(gòu)成；換熱器具有獨立的內(nèi)置于殼體內(nèi)的內(nèi)置上管箱(3)，內(nèi)置上管箱(3)上部聯(lián)接管程進(jìn)口接管(1)，下部聯(lián)接內(nèi)置上管板(4)，內(nèi)置上管板(4)下部聯(lián)接螺旋管束(8);換熱器具有獨立的內(nèi)置于殼體內(nèi)的內(nèi)置下管箱(13)，內(nèi)置下管箱(13)下部聯(lián)接管程出口接管(15)，上部聯(lián)接內(nèi)置下管板(12)，內(nèi)置下管板(12)上部聯(lián)接螺旋管束(8);管程進(jìn)口接管(I)穿透殼體上封頭(2)與內(nèi)置上管箱(3)上部聯(lián)接，管程出口接管(15)穿透殼體下封頭(14)與內(nèi)置下管箱(13)下部聯(lián)接； 二、換熱工藝計算過程1.低溫甲醇進(jìn)出口定性溫度 亡i =(乙i進(jìn)一乙i出)/2 式中 t,一一管程定性溫度，V ； —管程進(jìn)口溫度，V ； 出—管程出口溫度，V ;to = ( 0 進(jìn)一 0 出)/2 式中 t0—殼程定性溫度，V ； t0'&—殼程進(jìn)口溫度，V ； 。出一一殼程出口溫度，V ;2.查找定性溫度壓力下的甲醇物性參數(shù) 殼程甲醇主要參數(shù)溫度、密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù) 管程甲醇主要參數(shù)溫度、密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)3.計算對數(shù)平均溫差 Δ = 式中 Δ 一一對數(shù)平均溫差，V ;4.計算甲醇一甲醇纏繞管式換熱器熱負(fù)荷 Qi = ^iCpi A ti 式中 Q1--管內(nèi)換熱量，kff ； 1--管程質(zhì)量流量，kg /s ； C1pi一一管程內(nèi)甲醇定壓比熱，kj/kg ； Aii一一管內(nèi)對數(shù)平均溫差，°C; 5.確定甲醇一甲醇纏繞管式換熱器換熱器規(guī)格 殼體直徑 管排方式纏繞錯列排列 纏繞管尺寸 管程數(shù) 管孔間距 管板規(guī)格 管板厚度 管子與管板權(quán)利要求1.低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器設(shè)計計算方法，其特征在于設(shè)計計算方法包括基本結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及換熱工藝計算過程，換熱工藝計算過程包括確定低溫甲醇進(jìn)出口定性溫度、查找定性溫度及壓力下的甲醇物性參數(shù)、計算對數(shù)平均溫差、計算熱負(fù)荷、確定換熱器規(guī)格、確定管道排列方式、計算總傳熱系數(shù)、計算總傳熱面積及換熱器有效換熱高度等主要部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，其特征在于低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器主要由管程進(jìn)口接管(I)、殼體上封頭(2)、內(nèi)置上管箱(3)、內(nèi)置上管板(4)、殼程出口接管(5)、殼體(6)、上支撐圈(7)、螺旋管束(8)、芯筒(9)、下支撐圈(10)、殼程進(jìn)口接管(11)、內(nèi)置下管板(12)、內(nèi)置下管箱(13)、殼體下封頭(14)、管程出口接管(15)等部件構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，其特征在于低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器具有獨立的內(nèi)置于殼體內(nèi)的內(nèi)置上管箱(3)，內(nèi)置上管箱(3)上部聯(lián)接管程進(jìn)口接管(1)，下部聯(lián)接內(nèi)置上管板(4)，內(nèi)置上管板(4)下部聯(lián)接螺旋管束(8);換熱器具有獨立的內(nèi)置于殼體內(nèi)的內(nèi)置下管箱(13)，內(nèi)置下管箱(13)下部聯(lián)接管程出口接管(15)，上部聯(lián)接內(nèi)置下管板(12)，內(nèi)置下管板(12)上部聯(lián)接螺旋管束(8)；管程進(jìn)口接管(I)穿透殼體上封頭(2)與內(nèi)置上管箱(3)上部聯(lián)接，管程出口接管(15)穿透殼體下封頭(14)與內(nèi)置下管箱(13)下部聯(lián)接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫甲醇一甲醇纏繞管式換熱器換熱工藝計算過程，其特征在于換熱工藝計算過程主要包括以下七個主要部分(1)低溫甲醇進(jìn)出口定性溫度 式中t,一一管程定性溫度，V ；--管程進(jìn)口溫度，V ；出—管程出口溫度，V ;t0 = ( 0 進(jìn)一 0 出)/2式中t0--殼程定性溫度，V ；t0'&—殼程進(jìn)口溫度，V ； 。出一一殼程出口溫度，V ;(2)查找定性溫度壓力下的甲醇物性參數(shù)殼程甲醇主要參數(shù)溫度、密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)管程甲醇主要參數(shù)溫度、密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)(3)計算對數(shù)平均溫差Δ = 式中Δ 一一對數(shù)平均溫差，V ;(4)計算甲醇一甲醇纏繞管式換熱器熱負(fù)荷Qi = HiiCm Δ ti式中 Q1--管內(nèi)換熱量，kff ； 1--管程質(zhì)量流量，kg /s ；C1pi一一管程內(nèi)甲醇定壓比熱，kj/kg ；Aii一一管內(nèi)對數(shù)平均溫差，°C;(5)確定甲醇一甲醇纏繞管式換熱器換熱器規(guī)格殼體直徑管排方式纏繞錯列排列纏繞管尺寸管程數(shù)管孔間距管板規(guī)格管板厚度管子與管板層間距垂直管間距螺旋上升角芯筒直徑(6)確定管道排列方式管程熱流體體積流量Vi = mj P {式中Vi一一體積流量，m3/s ； 1--管程質(zhì)量流量，kg/s ；P1--管內(nèi)甲醇密度，kg/m3 ；管根數(shù)n=本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
低溫甲醇—甲醇纏繞管式換熱器設(shè)計計算方法，其特征在于：設(shè)計計算方法包括基本結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及換熱工藝計算過程，換熱工藝計算過程包括確定低溫甲醇進(jìn)出口定性溫度、查找定性溫度及壓力下的甲醇物性參數(shù)、計算對數(shù)平均溫差、計算熱負(fù)荷、確定換熱器規(guī)格、確定管道排列方式、計算總傳熱系數(shù)、計算總傳熱面積及換熱器有效換熱高度等主要部分。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張周衛(wèi)，汪雅紅，張小衛(wèi)，
申請(專利權(quán))人：張周衛(wèi)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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