储罐内加热盘管的设计与计算.docx

储罐内加热盘管的设计与计算 何文静*华陆工程科技有限责任公司 西安710065摘要 本文介绍储罐内加热盘管的传热与压降计算，确定盘管的加热面积，实例介绍在实际工程中的 应 储罐内加热盘管的设计与计算 何文静* 华陆工程科技有限责任公司 西安 710065 摘要 本文介绍储罐内加热盘管的传热与压降计算，确定盘管的加热面积，实例介绍在实际工程中的 应用。 关键词 内加热盘管 储罐 化工 生 产 过 程 中， 当储罐贮存具有高粘度或 高凝固点的 液 体 时， 为保持其流动性， 防 止 物 料 凝固，需要加 热 或 保 温。内加热盘管是较常用的 一种储罐加 热 器， 又称为沉浸式蛇管换热器。本 文主要讨 论 储 罐 内加热盘管传热的计算， 以 及 盘 管加热面 积 的 确 定。利用该方法设计计算的储罐 内加热盘管，已经应用到某粗苯精制项目中。 冲击振动，还 可 能 发生不凝性气体聚集于盘管的 上部，很 难 排 出， 影 响 冷 凝 效 果。所 以 当 所 需 的 传热面积较大时，宜采用若干组盘管并联来解决。 ( 3) 内加热盘管直径不宜过大， 直 径 过 大 加 工制造有困 难，一 般 常 用 管 径 在 DN25 ～ 65 范 围。 为防止 盘 管 的 压 降 过 大， 限制管内流速在 0. 3 ～ 0. 8m / s，对 于 气 体， 质 量 流 速 可 以 控 制 在 3 10kg / ( m2 ·s) 。 ～ 1 储罐内加热盘管的特点及设计原则 ( 4) 盘管内外圈之间的间距一 般 为 2 ～ 3do 1. 1 储罐内加热盘管的优缺点 内加热盘 管 的特点是结构简单、造 价 低、操 作管理 方 便、管内可承受高压、安 装 灵 活、可 以 适应容器 的 形 状， 弯曲成圆柱形或平板等形状， 也可并联 若 干 组 以增加传热面积， 甚 至 可 在 同 一 设备中采 用 两 组 独 立 的 盘 管， 通入不同的热载体 以充分利 用 热 量。 但由于储罐的体积相对较大， 储罐内流 体 的 流 速 必 然 很 低， 所以管外给热系数 也相对较小，这将影响总传热系数的提高。此 外， 盘管本身通过的能力有限， 而且管内难以清 洗， 故只适于传热负荷不是很大的 场合及较清洁的流 体，为提高盘 管外侧的给热系数， 往 往 安 装 搅 拌 装置，以强化传热过程，提高总传热效率。 1. 2 储罐内加热盘管的设计原则 ( 1) 当采用液体作为加热或保温介质时， 为 使盘管中充 满 液 体， 应从盘管下端送入液体; 当 采用蒸汽或 低 压 热 源 时， 为避免水锤或阻塞， 应 从上端送入蒸汽，下端排出凝液。 ( 2) 内加热盘管不宜过长， 否则会增加流体 阻力， 消 耗 过 多 能 量。当 采用蒸汽为加热源 时， 蒸汽在盘 管 内 发 生 冷 凝， 易产生凝液排出困难和 ( 其中 d 为盘管外径) ，上下圈的垂直距离 h 应保 o 持在 1. 5 ～ 2. 0 do ，而最外圈与储罐壁间的最小距 离为 100 ～ 200mm。 ( 5) 在设计 计 算 时， 首先应根据管内流体的 物性，选择适 宜 的 流 速， 决定盘管直径及并联组 数 m，然后进行传热计算，求得传热面积，计算管 长和圈数 n。以及盘管的几何尺寸。 已知体积流量 V0 ，则根据选定流速 v，计算盘 管并联组数 m: 2 m = 4V0 / ( πdi v) 盘管总长 Lt : Lt = a / ( πdo ) 每组长 L: L = Lt / m 每圈盘管长 l: ( 1) ( 2) ( 3) 2 l = 槡( пDc ) + h≈πDc 每组的总圈数 n: n = L / l 盘管高度 Lc : Lc = nh ( 4) ( 5) ( 6) * 何文静: 工程师。2002 年 毕 业 于 西 北 大 学 精 细 化 工 专 业。 一直从事化工工艺设计工作。 联 系 电 话 ( 029 ) hwj1935@ chinahualueng. com。 E － Mail: 112013，23( 3)何文静 储罐内加热盘管的设计与计算数公式:hi = 388 ( ki / di ) ( Dc / di )2储罐散热的计算－ 0. 540． 15? Γ / ( 3. 6) μf ?( 14)2. 1储罐外部有蒸汽伴管伴热时的热损失计算储罐中介 质 的 凝 固 点、粘 度 较 大， 工 艺 介 质3. 2盘管外的给热系数由于盘管外容器容积很大，通 常 可 作 为 自 然需要维持的温度较高，一般采用伴热保温的形式，伴热保温通常使用蒸汽伴热， 此 时， 储 罐 散 热 量 计算采用公式:对流考虑。在 Pr≥0. 7