换热器顺流和逆流方式应用效果比较_敖江丽

32

第11期2014年11月

中国氯碱

China Chlor－Alkali

No．11Nov. ,2014

换热器顺流和逆流方式应用效果比较

敖江丽1，于海侠2

（1. 中昊晨光化工研究院有限公司，上海201417；2. 吉林工业职业技术学院，吉林132013）

摘要：介绍了工程技术领域中换热器的应用状况，以实际生产应用为例，对比冷、热流体在顺流和逆

流两种不同流动方式下的工作参数，选出最佳流动方式。关键词：换热器；顺流；逆流中图分类号：TQ051.5

文献标识码：B

文章编号：1009－1785(2014)11-0032-02

Different application effects of heat exchanger between

downstream and upstream

AO Jiang-li 1，YU Hai-xia 2

（1.Zhonghao Chenguang Chemical Institute Co. ，Ltd ，Shanghai 20417，China ；2.Jilin Vocational College of Industry and Technology ，Jilin132013，China ）

Abstract ：The application situation in engineering technology field of heat exchanger is introduced.Take the practical production application in our company for example ，compare different flow types ，there are different working parameters between downstream and upstream of hot and cold fluid ，then obtain the best type of flow. Key words ：heat exchanger ；downstream ；upstream

传热，即热传递，是自然界和工程技术领域极普遍的一种传递过程。

在化工过程经常遇到两流体之间的换热问题，换热器是传热过程中最主要的设备。根据传热过程中冷、热流体热交换可分为3种基本方式，即直接混合式、蓄热式和间壁式，每种传热方式所用换热设备的结构也各不相同。本文着重研究间壁式换热的应用效果，其中管壳式换热器壁式换热应用最为广泛，结构见图1～4。

公司主产甲烷氯化物，在精馏工段广泛采用U 型管式（固定管板和圆块孔居多）换热器冷凝自精馏塔塔顶的物料。实际分两级或三级冷却，且冷媒乙二醇水作循环利用，以满足工艺温差需要。本文着重研究冷凝三氯甲烷时的工况。

1冷却介质顺流时冷凝器各设计参数计算

换热面积及冷凝水用量计算

冷凝器的物料中99.99%是三氯甲烷，进料量为

图1U 形管工换热器图2固定管板式换热器

1603.1250kg/h。冷介质用-5℃乙二醇水，进口温度t 1=-5℃，出口温度t 2=30℃，物料在65.5℃时冷凝成液相，然后再由T 1=65.5℃冷却至T 2=35℃。

则平均温差为：65.5→35℃

70.55

Δt m =[（T 1-t 1）-（T 2-t ）]/ln[（T 1-t 1）/（T 2-t 2）]

={[65.5-（-5）]-（35-30）}/ln（70.5/5）=4.65（℃）

查得65.5℃

时三氯甲烷的汽化潜热

图3

池头式换热器图4浮头式换热器

第11期敖江丽，等：换热器顺流和逆流方式应用效果比较33

r 潜=59kcal/kg，平均温度50.25℃下三氯甲烷的

液体热容：

·C p =0.236kcal/（kg ℃）

Q =n[r 潜+C p （T 2-T 1）]=1603.1250×[（59+0.236×30.5）]=106123.6688（kcal/h）

未计算热量和热损失按潜热的10％考虑，则冷却器热负荷为：

r 潜=59kcal/kg，平均温度50.25℃下三氯甲烷的

液体热容：

·C p =0.236kcal/（kg ℃）；

Q =n[r 潜+C p （T 2-T 1）]=1603.1250kg/h×[（59+0.236×30.5）]=106123.6688（kcal/h）。

未计算热量和热损失按潜热的10％考虑，则冷却器热负荷为：

Q c =1.1×106123.6688=116736.0356（kcal/h）取K=150kcal/（m2··h ℃），则所需换热面积为：

·A =Q C /（K Δt m ）=116736.0356/（150×4.65）=167.3635（m 2）

·-5℃进水的C p =1kcal/（kg ℃），

密度为999.840kg/m3，则用量为：

W C =Q C /[C p （t 2-t 1）]=106123.6688/（1×35）

Q c =1.1×106123.6688=116736.0356（kcal/h）。取K=150kcal/（m 2··h ℃），则所需换热面积为：

·A =Q C /（K Δt m ）=116736.0356/（150×37.71）=20.6375（m 2）

·-5℃进水的C p =1kcal/（kg ℃），

密度为999.840kg/m3，则用量为：

W C =Q C /[C p （t 2-t 1）]=106123.6688/（1×35）=3032.1048（kg/h）；

=3032.1048（kg/h）

V C =W C /ρc =3032.1048/999.840=3.0326（m 3/h）取水管流速为u c =2m/s，则管径为：

·d =[4V c /（3600×πu c ）]1/2=0.023（mm ）

选用DN25的管子。

V C =W C /ρc =3032.1048/999.840=3.0326（m 3/h）取水管流速为u c =2m/s，则管径为：

·d =[4V c /（3600×πu c ）]1/2=0.023（mm ）。

选用DN25的管子。工作参数见表1。

表1

参数对比表

进水管

2冷却介质逆流时冷凝器各设计参数计算

换热面积及冷凝水用量计算

冷凝器的物料中99.99%是三氯甲烷，进料量为

换热面积/m2

顺流逆流

1603.1250kg/h。冷介质用-5℃乙二醇水，进口温度t 1=-5℃，出口温度t 2=30℃，物料在65.5℃时冷凝成液相，然后再由T 1=65.5℃冷却至T 2=35℃。

则平均温差为：65.5→35℃

35.540

Δt m =[（T 1-t 2）-（T 2-t 1）]/ln[（T 1-t 2）/（T 2-t 1）]={（65.5-30）-[35-（-5）]}/ln（35.5/40）℃=37.71（℃）

查得65.5℃时三氯甲烷的汽化潜热

167.363520.6375

DN25DN25

可见，采用逆流交换方式，换热面积明显较顺流低。逆流工作效率更高，故选择逆流方式为优。

参考文献：

［1］姚玉英主编．化工原理．天津大学出版社，1999．

［2］谭天恩，麦本熙，丁惠华，编．化工原理．化学工业出版社，1998．［3］中国石化集团上海工程有限公司编．化工工艺设计手册．化学工业出版社，2003．

收稿日期：2014-01-06

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内蒙古察右后旗依托项目建设

构筑电石化工产业链

近年来，内蒙古自治区乌兰察布市察右后旗按照打造全区电石化工领先区的战略部署，依托丰富的石灰石资源优势，按照节能环保发展方向和要求，加快产业升级步伐，完善石灰石—电石—醋酸乙烯—聚乙烯醇等多条产业链，构筑企业间、园区内循环型产业经济。

目前，该旗已形成投产110万t 电石、1.5万t 炭黑、10万t PVA 产能，在建10万t 特种PVA 、25万t 醋酸乙烯、5万t 石灰氮、10万t 电极糊规模的产业集群。同时正在洽谈的长焰煤分质利用化工一体示范项目，计划建设120万t/a电石、40万t/a聚乙烯等6套工艺装置的下游配套产业，全部采用国内最新先进技术，届时将成为国内大型的电石化工基地。