表冷器计算的软件实现与应用
摘要：表冷器作为空气处理的主要产品，其应用范围非常广泛，但由于其表面热质交换的复杂性，至今未有比较统一的计算方法。各个厂家只测得在特定的几何尺寸下的一些传热系数的关联式，但是使用非常受限制。本文通过计算管内管外的换热系数，得出以外表面积为基准的传热系数的方法计算表冷器，并实现软件计算，结合公司的CNAS认证实验室测试数据加以修正，使软件使用范围广，计算准确。
关键词：VB6.0 MATLAB 7.0风侧换热系数水侧换热系数冷却效率
1、引言
表冷器作为空气处理的主要产品，其应用范围非常广泛。根据工作的需要笔者制作了此表冷器的计算程序，通过计算管内管外的换热系数，得出以外表面积为基准的传热系数的方法计算表冷器，并结合公司的实验室测试数据加以修正，使软件更具有实用性。
下面先介绍软件基本情况和使用方法，然后通过实例来进行软件的实际应用。
2、表冷器的软件计算方法介绍
1）、计算表冷器的几何参数（包括肋化系数、肋通系数、净面比、外表面积、内表面积等）；
2）、计算表冷器的冷却效率，求出风的焓值，采用数学软件matlab7.0拟合焓值与温度的多项式函数，计算湿球温度，再利用与饱和点热湿比相等计算出风干球温度和相对湿度；
3）、求解风侧当量换热系数和水侧换热系数，进而求的以外表面积为基准的传热系数；
4）、求解对数平均温差；
5）、计算风侧换热量。
3、软件设计的主要公式介绍：
肋化系数：τ=A/Ai [1] （1）
表冷器计算书 (一)前表冷器 a.已知： 风量：14000CMH 空气质量流量q mg=(14000×/3600≈s 空气体积流量q vg=14000/3600≈s 空气进、出口温度： 干球：35/17℃湿球：℃ 空气进、出口焓值：㎏ 进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器) 阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器) 计算： 接触系数ε2： ε2= 1-（t g2-t s2）/（t g1-t s1） =1-/≈ 查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表： 当Vy=~s时：GLⅡ六排的ε2=~ 从这我们可以看出：六排管即可满足要求。（可得出如下结论：在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想，即使强行增加排数仍旧帮助不大。我近30遍的手工计算也证明了这一点。提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微增加一点，水阻就大的吓人。于是我设计采用了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多，水程就一个来回。这样就出现了大流量小温差的情况，水流速ω可以提高。在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点下降。很容易我们发现对数平均温差提高了很多。从而达到了提高换热总量的目的。） 选型分析： ⊙冷负荷Q= q mg ×(h1-h2) ×－≈(235760Kcal/h) ⊙由六排管的水阻△Pw=ω≤70Kpa 得：管内水流速ω≤s [水阻的大小和水程的长短也有密切的关系，经验公式没有对此给个说法。推论：八排管（即实际上的二排管）在流速一定时的水阻必为六排管的1/3。理论上可以使△Pw=ω≤70Kpa，有ω≤s，但常识告诉我们：不能如此取值，可以判定八排管（即实际上的二排管）的ω≤s为合理。] 安全起见，设令： ω=s ⊙要求Vy=~s，可初估迎面尺寸（计算表明风速和流速的增加，将带来K值的增加，但K值的增加，却导致迎面的减小，间接使整个换热面积A的减小，我对Vy=s进行的计算表明，K值的增加，A值减小，K×A之积增加并不明显。从这点来看牺牲K值换A值较为有利于整体换热效果，特别的要保6~8排的K值，换来的是将在以后用4~6排的增加面积来弥补，是很得不偿失的，况且那时K值还得再按倍计算。但按Vy=s计算表明：A值增加，K×A之积也反而减小，K=，考虑其它因数K=，β≈，γ≈；ε1≈，提出t w1=℃的不合理要求。由多次的计算看
组合式空调箱空气焓差法计算制冷能力 主题：空调箱制冷效能验证 主旨：于现场快速计算空调箱于当前工况下制冷（热）能力 关键字：表冷器、进风干球温度、进风湿球温度、出风干球温度、 出风湿球温度、空气焓值、空气绝对湿度、制冷能力 测试方法： 根据焓差法测量制冷能力原理，用焓差法测定时，就是在被测空调器的进、出口气流中设置干、湿球温度计，并在空调器出风口装设风量测量装置。待工况稳定后，即可对空调器的进、出口空气参数及通过空调器的风量进行测定。国家标准GB/T7725－1996给出的制冷量的计算公式为： 12()(1) L I I Q X υ?-=?+ (1) 式中：Q ——空调器制冷量，kW ； I 1——空调器室内侧回风空气焓值，kJ/kg （干空气）； I 2——空调器室内侧送风空气焓值，kJ/kg （干空气）； L ——空调器室内侧测点的风量，m 3/s ； υ——测点处湿空气比容，m 3/kg ； X ——测点处空气绝对湿度，kg/kg （干空气）。 江苏嘉禄嘉鋒制冷設備有限公司 附件一
上述5个参数均不是直接测量量，它们需要通过直接测量量：表冷器进风干球温度、表冷器进风相对湿度、表冷器出风干球温度、表冷器出风相对湿度、冷凝器进风干球温度以及大气压力计算得出（或者查空气参数表）。 ①水蒸气的饱和压力Ps （Pa ） 由经验公式可得温度t （℃）对应的水蒸气饱和压力Ps 为: 3816.44133.332exp 18.3036227.02S P t ??=?-??+? ? (2) 由式(2)可求出表冷器器进风温度TE1、表冷器出风温度TE2分别对应的水蒸气饱和压力P S 1、P S 2，单位为Pa 。 ②水蒸气的分压力P V （Pa ） 若已知相对湿度?，则水蒸气的分压力P V 为： V S P P ?=? (3) 由式（3）可求出表冷器进风相对湿度FE1、表冷器出风相对湿度FE2分别对应的水蒸气分压力P V 1、P V 2，单位为Pa 。 ③含湿量X （kg/kg （干空气）） 未饱和空气和饱和空气的含湿量均可由下式计算： 0.622V V P X P P =- (4) 由式（4）可求出表冷器进风含湿量X1、表冷器出风含湿量X2，单位为kg/kg (干空气）。 ④比焓I （kJ/kg （干空气）） 湿空气的比焓是相对于单位质量干空气而言的，是1kg 干空气的
I don't know who will be interested with my topic. Any way I’ll try my best to squeeze out my time to write more.
Today’s topic: Air-cooled Heat Exchanger Design
Highly recommended Technical Paper: “Effectively Design Air-cooled Heat Exchangers”, by R. Mukherjee, published on CHEMICAL ENGINEERING PROCESS / FEB 1997 Page 26 to 46. Abstract: This primer discusses the thermal design of ACHEs and the optimization of the thermal design, and offers guidance on selecting ACHEs for various applications. API 661—Petroleum, petrochemical and natural gas industries—Air –Cooled heat exchangers Applications:
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Forced and induced draft air cooled heat exchangers Recirculation and shoe-box air cooled heat exchangers Hydrocarbon process and steam condensers Large engine radiators Turbine lube oil coolers Turbine intercoolers Natural gas and vapor coolers Combustion pre-heaters Flue gas re-heaters Lethal service Unique customizations
Recommend Vendor: Hudson Products Corporation GEA Rainey Corporation Jord International Korea Heat Exchanger Ind. Co., Ltd. FBM Hudson Italiana SpA Air Cooler Design Heat Transfer Basics Air cooled heat exchangers rely on thermodynamic properties of heat transfer. Specifically, heat transfer is energy released over time. Two standard formulas used to calculate heat transfer are as follows:
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Duty=Fluid Mass Flow * Cp * Delta T The overall heat-transfer coefficient, U, is determined as follows:
H T R I7教程 01界面熟悉 1.双击快捷图标，打开程序界面： HTRI启动界面 2.创建一个“新的空冷器” 3.设置自己熟悉的一套单位制，比如MKH公制，也可以通过
空冷器计算过程 空冷器 空冷器换热效果好，结构简单，节约水资源，没有水污染等问题，比水冷更经济，故选用空冷器。 1．计算依据 （1）进出空冷器的流量和组成： 组分 （2）设计温度40℃ （3）进空冷器温度420℃，出空冷器温度80℃ （4）进出口压力0.06MPa（表压） （5）换热量Q=2.37×106KJ/h 2．设计计算（参考资料《化工装置的工艺设计》） 查《化工装置的工艺设计》表9-31得轻有机物的传热系数为10英热单位/英尺2.h. 换算为国际单位制：K=10×0.86×4.18=204.25KJ/m2.h.℃ 假设空气温升15.3℃ 按逆流：△t1=420-55.3=364.7℃ △t2=80-40=40℃ △tm1=146.91℃ 取温差校正系数Φ=0.8 △tm=△tm1.Φ=146.91×0.8=117.53℃ 则所需普通光管的表面积： A0=Q/K.△tm（4—1） =2.37×106/(204.25×117.53 =98.73m2 由(T2-T1)/K=1.86查《化工装置的工艺设计》图9-120得： 最佳管排数为n=6 又由n=6查表9-33得 迎面风速FV=165米/分 表面积/迎风面积=A0/F2=7.60 则：F2=A0/7.60=98.73/7.60=12.99m2 由F1= Q/(t2-t1)FV17.3 （4—2） 式中Q—换热量,Kcal/h
(t2-t1)—空气温升 FV—迎面风速，米/分 代入数据F1=2.37×106/(15.3×165×17.3=12.98m2 取ξ=0.01 F2-F1=12.99-12.98=0.01≤ξ 即空气出口温度假设合理 以光管外表面为基准的空冷器的换热面积为98.73m2 参考鸿化厂选φ377×12的换热管 管长L=98.73×4/π×0.3532=1010米 管内流速u=143.07×22.4×4/π×0.3532=2762.5m/h=9.2m/s u=9.2m/s符合换热管内流速范围15—30米/秒，故换热管选择合理空冷器规格及型号：φ377×1010 F=98.73m2 评价，未作翅片面积核算。。。
稀贵系统表冷器面积的计算、 一、贵铅炉 1）烟气条件 烟气量 7422m3/h.台 烟气温度—600℃烟气烟尘—15g/m3 烟气成份（%）： SO 2CO 2 N 2 O 2 H 2 O 0.033 4.153 76.604 14.810 4.400 2）主要设计参数 （1）收尘效率 99.55% （2）阻力 3500Pa （3）漏风率 20% 3）冷却烟道烟气从600℃降到150℃时所放出的热量为1.14×107KJ/h,考虑生产波动，选用600m2的冷却烟道4台,每台贵铅炉配置2台。 计算公式：F=Q/3.6×k×△t 其中，F为传热面积（m2）;Q为烟气传给冷却介质的热量（kJ/h） k：传热系数（w/(m3.℃); △t烟气和冷却介质的温度差，通过计算取值为325℃ 因Q有两个数据，一个是1.14×107KJ/h；第二个是根据相关的资料提供的公式进行计算所得，所以，F有两个答案。 第一个答案： 把以上数据代入公式进行计算： F=1.14×107/（3.6×8.1×325）=1203（m2） 第二个答案： 先计算Q值，Q=V[c1-(1+k1) c2t2]+v k1 c k t k 其中：V=7422m3/h ；c1为烟气在高温（600℃）时的比热容，通过计算为1.38 ；t1为600℃；k1为漏风率20%；c2为烟气在低温（150℃）时的比热容，通过计算为1.338 ；t2为600℃；c k为外界温度（本地取30℃）时的比热容，取值为1.325 kJ/（ m3.℃)；t k为30℃。 代入公式进行计算： Q=7422[1.38×600-(1+0.2) ×1.338×150]+7422×0.2×1.325×30=4.42×106 kJ/h F=4.42×106/（3.6×8.1×325）=466（m2） 二、分银炉 1）烟气条件 烟气量 4000m3/h.台 烟气温度—600℃烟气烟尘—3g/m3 烟气成份（%）： SO 2CO 2 N 2 O 2 H 2 O 0.087 4.100 76.603 14.810 4.400
空冷冷凝器设计 摘要：冷凝器是各工业部门中重要的换热设备之一。换热器作为热量传递中的过程设备，在化工、冶金、石油、动力、食品、国防等工业领域中应用极为广泛。换热器性能的好坏，直接影响着能源利用和转换的效率。近年来，节能工作开始被全球所重视,而换热器特别是高效换热器又是节能措施中关键的设备。因此,无论是从上述各工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计、制造、选型和运行都有非常重要的意义。 本设计是关于管翅式空冷器的设计。主要内容是进行了冷凝器的工艺计算，结构设计和强度校核。设计内容首先是传热计算，主要是根据设计条件计算换热面积。其次是结构设计以确定各部件的尺寸。最后还包括是强度计算与校核，主要包括管箱结构与校核和支架的校核。 关于设计管翅式冷凝器的各个环节，在后面设计书中做详细的说明。 关键词：冷凝器；传热；结构；强度；管翅式换热器；
Design of Air-cooled Condenser Abstract：Condense is one of the most important heat exchanging equipments in industrial field. As a heat transfer in the processing equipment, exchanger is widely applied in chemical industry, metallurgy, oil, power, food, defense industry. In recent years, the problem of energy-saving is beginning to be regarded all over the world. And heat exchanger, particularly efficient heat exchanger，It is the key to energy-saving equipment. Therefore, whether from the foregoing the development of industry, or from efficient energy use, the reasonable heat exchanger design, manufacturing, selection and running all have very important significance. The manual is about the Finned tube condenser，which included process calculation , the structural design and intensity . The first part of this manual is the heat transfer’s calculation. Mainly, it is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area. Next is the structure design to determine the size of the components. Finally also including the strength calculation and checking, mainly including the Tube Box’s structure and the support checking. About the design of the Finned tube condenser,The detailed content is in the back of the design instructions. Key words： Condenser ; Heat transfer; Structure; Strength Finned tube exchanger
文件修订记录表
1.适用范围： 1.1 本标准适用于采用铝翅片或铜翅片，用铜管胀管制造表冷器。 2.相关标准： 下列标准可视为本标准的统一组成部分。 2.1M-001钎焊工艺标准。 2.2M-003冷媒系统产品制造工艺标准。 2.3M-015铜管加工工艺标准。 2.4约克国际工艺标准《M-656 COIL FABRICATION》。 2.5OMS（操作方法指导书）是本标准的补充，它将详细规定达到本标准要求的操作方法。 3.基本要求： 3.1表冷器制作过程中应特别注意： 3.1.1在搬运或贮存过程中防止翅片和薄壁铜管被破坏。 3.1.2密封冷媒系统操作要求铜管内部表面保持清洁。 3.1.3为保证凝结水流畅，翅片外表面应保持清洁。 3.2铜管胀管前端头无毛刺。 3.3管内部清洁。 3.3.1表冷器内部清洁应符合M-003的要求。 3.4翅片与铜管的过盈配合。 3.4.1 表冷器中铜管胀管压紧翅片的最小/最大过盈配合。(见表1，括号内为公制尺寸。) 3.4.2 完工的表冷器外观良好。对室外机冷凝器而言，梳整翅片的面积最大不超过面积5%；对蒸发 器而言，最大不超对总面积1%。如果有5‰的翅片破裂到铜管，使翅片与铜管之间的接触断裂，则报废而不允许返工。 3.5 完工的表冷器外观应清洁，应使用挥发性冲片油。 3.6 管端切割平整以便于插入杯口，断面圆整，无毛刺、平斑、凹坑和皱褶。 4.尺寸 4.1所有零件应符合相应图纸的要求,在制作过程中应按图纸检查有关尺寸。 4.2除非另有规定,表冷器有以下关键尺寸：
注:在测量A、C、D时端板应压紧靠在翅片上；加热盘管、蒸汽盘管的A尺寸不受上述限制。
概述 本规范描述了组合式空调机组的设计参数、性能要求、设计工况及各元件设计和选型方法。组合式空调机组基本型号有24个，功能段包括混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、各种加湿、风机段、消声段等二十余种功能段。 组合式空调机组的长、宽、高是按模数进行设计，标准规定：1M=158mm，基本命名方式为：MKZXXXX，前两为数字表高度上的模数，后两位表示宽度上的模数，尺寸的计算方法为：L=XX*158+50（70）（面板厚度为30mm时取50，面板厚度为50mm时取70）。 组合式空调机组的具体命名方法可参阅组合式空调机组产品分类与型号命名（） 组合式空调机组的基本设计工况： 空气的进行处理，满足客户对空气洁净度和舒适度、环境噪声的需求。 第一章换热器设计计算方法 换热器用来实现空气与热源载体——水进行能量交换的设备，是空调末端产品中最重要的部件之一。主要构件有进出水管、集水管、铜管、翅片、U型管、端板等，下面主要介绍表冷器大小、翅片形式、铜管大小等的选择，其结构上的知识不做介绍。 我们公司换热器的命名方法： 换热器的中文名称加三个主参数，即：换热器 M*N*L，M表示换热器厚度方向铜管排数，N表示换热器高度方向的铜管数，L表示换热器有效长度（即换热铜管长度），如：换热器 4*20* 1500，表示4排换热器，高度方向有20根管，换热器铜管的有效长度为1500。换热器的其他构件相关尺寸都是以这三个基本参数为依据换算而来。 换热器M×N×L（换热器系列部件图样代号及名称） MK．HRQ3Z 换热器8×24×2015（换热器系列部件图样代号及名称） 表示换热管规格为φ16、总水管通径为DN65（3型管）、8排（M=8）换热管、每排管数 为24（N=24）、换热器迎风面长度或换热管有效长度为2015mm（L=2015）的左式换热器。 具体名称命名方式可参阅换热器命名。 换热器的设计： 一、基本参数的设计： M 一般尽量按客户要求选择，在客户没有要求的情况下，我们根据N、L的值，加上我们的经验公式（见后）进行计算。 N、L 根据我们规划的段位尺寸，保证换热器在表冷段中便于安装，且有最大的换热面积和迎风面积，具体的段位尺寸见组合空调标准段位图。 二、翅片和铜管的选择 目前我们公司有波纹片、开窗片、平片三种翅片形式。波纹片主要是与φ16铜管配套，开窗片、平片与φ铜管配套。风机盘管主要采用φ铜管套平片，空调箱按风量区别，5000m3/h以上的采用φ16铜管套波纹片，5000m3/h以下的采用φ铜管套开窗片。
HTRI7 教程01界面熟悉 1.双击快捷图标，打开程序界面： HTRI启动界面
2.创建一个“新的空冷器” 3.设置自己熟悉的一套单位制，比如MKH公制，也可以通过
4.接下来就是将界面中的“红框”也就是缺少的参数按你将要设计的工况填写完整，包括如下几部分的数据， 4.1 “Process”工艺条件：包括热流体侧和空气侧； 4.2 “Geometry”机械结构：包括管子、管束、风机等；
5.当输入数据足够所有的红框消失，那么初步的输入就完成了，可以点击"绿灯"图标运行。 02工艺参数输入 1.点击左边目录栏的“Process”标签，右边显示的就是供工艺参数输入的界面：
2.我们从上到下依次来看需要输入的参数：*为必要输入参数 2.1 Fluid name –流体名称，这里没有红框，不是必须输入的，就是自己定义下流体描述比如“Propylene”“Oil”“Wet Air”等，要注意的是程序对中文字符 不支持，那么大家多写写英文就是了～ 2.2 Phase/Airside flow rate units –流体相态/空气侧的流量单位
*2.3 Flow rate –流量不必多解释，热侧为质量流量。 2.4 Altitude of unit(above sea level) –海拔高度 *2.5 Temperature –流体的温度，单位°C (SI,MKH), °F(US)，这里要注意的是想输入0度，那么请填 0.001，不然0或0.0的输入都将被程序认为是没有输入（这个原则在HTRI程序的其他地方也适用）。 2.6 Weight fraction vapor –重量气相分率，那么全气相就是1，全液相就是0咯。 2.7 Pressure reference –压力参照点，就是接下来你输入的操作压力值指的是进口压力还是出口压力。 2.8 Pressure–操作压力。 2.9 Allowable pressure drop –允许压降，按照工艺条件来选择，一般热流体侧用kPa比较直观，而空气侧常常使用mmH2O。
风量25000m3/h,要求的制冷量127KW，表冷器前的参数为t干=27℃，t湿=19.5℃，焓值=56KJ/Kg,表冷器后的参数t干=15.3℃，t湿=14.6℃，焓值=40.8KJ/Kg 确定表冷器为4P，表冷器净长1750，表冷器高40孔。 表冷器的迎风面积=表冷器净长*表冷器高*38/1000000=1750*40*38/1000000=2.66m2表冷器迎面风速=风量/3600/迎风面积=25000/3600/2.66=2.61m/s 表冷器换热面积=表冷器排数*排间距*表冷器孔数*孔间距*表冷器净长/片间距*2/1000000-3.14*8*8*表冷器排数*孔数=4*32.91*40*38*1750/3.0*2/1000000-3.14*8*8*4*40=234m2 水量=冷量/5/1.163=127/5/1.163=21.9m3/h 铜管内的水流速=水量/3600/（排数/管程数*单管内的流通面积*表冷器也数）=21.9/3600/（4/8*0.0002*40）=1.53m/s 析湿系数=(表冷器入口焓值-表冷器出口焓值)/干空气定压比热/(表冷器入口干球湿度-表冷器出口干球温度)=（56-40.8）/1.01/（27-15.3）=1.28 传热温差=（（入口干球温度-12）-（出口干球温度-7））/LN（（入口干球温度-12）-（出口干球温度-7））=（（27-12）-（15.13-7））/LN（（27-12）-（15.13-7））=11.3 传热系数=1.038*（1/（1/（28.943*迎面风速0.619*析湿系数0.816）+1/（174.513*铜管内的水流速0.8））=0.943*（1/（1/（28.943*1.730.619*2.510.816）+1/（174.513*1.15770.8））=47.9W/（m2. ℃） 传热量=传热温差*传热面积*传热系数/1000=11.3*234*47.9/1000=127KW 传热量满足制冷量的要求，即所选表冷器的排数与尺寸合理。
空气冷却器设计 2、应完成的项目：______________________________________________________________________ (1)了解换热器在各行业的用途; (2)换热器机械计算; (3)传热工艺计算; (4)画施工图，折合为3张以上0号图，其中总装图为0号图; (5)按规定和规范翻译参考文献5000汉字，并写毕业论文。 3、参考资料以及说明：__________________________________________________________________ (1)《GB151-99钢制管壳式换热器》国家技术监督局发布 (2)《GB151-98钢制管壳式换热器》国家技术监督局发布 (3)《AutoCAD2005压力容器设计》_____________ 栾春远编著，化学工业出版社 (4)《过程设备设计》郑津洋等著，化学工业出版社___________________________________ (5)《化工设备设计手册》上下卷朱有庭，曲文海，于浦义主编 (6)《机械设计手册》，化学工业出版社 (7)《化工原理》上下册，邹华生等主编，华南理工大学出版社
(8)压力容器安全技术监察规程.国家技术监督局 (9)换热器设计.上海科学技术出版社，1987 (10)流体力学与传热.华南理工大学出版社，2006 摘要 本文主要围绕空气冷却器，即卧式固定管板式换热器的设计展开说明，本说明共分五章。 第一章为绪论，主要介绍本设计课题的选题背景，选题意义以及调研情况，并对本设计的主要工作进行规划。 第二章为方案论证，对换热器的传热原理进行了简述。并对换热器进行了分类，并对各类换热器作了简短的描述，最后着重介绍了本次设计主题，固定管板式换热器。 第三章为设计论述，对固定管板式换热器的主要部件的设计作了详细的描述，其中包括：管程的设计，筒体的设计与强度校核，折流板的设计，管箱的设计与强度校核，封头的设计与强度校核，管板的设计与强度校核，是否安装膨胀节的判定，鞍式支座的选取与开孔补强的计算。 第四章为结果的汇总与分析，主要将第三章的计算内容进行了汇总并作了补充说明，然后对其他的标准附件进行了选择。 第五章为总结，总结了本次设计的不足，介绍了换热器在近期的发展与未来的趋势。 关键词：空气冷却器，固定管板式换热器，传热，管板，发展
表面冷却器吊装措施 1、概况 表面冷却器E-5109是CO2压缩机厂房内的卧式设备，外形尺寸为7626mm*3479mm*2642mm，重量46.39t，因其安装位置在框架底层中间位置，基础高度较高（2.964米），空间狭小，吊装难度较大，吊装准备措施较多，特编制此施工措施方便施工。 2、编制依据 2、1、设计院提供的设备一览表、设备布置图； 2、2、《石油化工施工安全技术规程》SH3505-1999 2、3、《石油化工工程起重施工规范》SH/T3536-2002 3、吊装方法及准备措施 3、1、表面冷凝器的吊装方法如下： CO2压缩厂房的表面冷凝器位号为E-5109，安装在压缩机基础正下方的设备基础上，安装标高为+2.964m。因其基础在压缩机基础的正下方，可操作空间很小，不能使用吊车直接吊装就位，据此情况，考虑以下吊装方法： 由于冷凝器冷凝液出口底标高与底座平首先将冷凝液出口法兰卸掉，制作一个高度与设备基础相同的钢托架，使用260吨履带吊（鉴于现场吊车100吨汽车吊使用较少且费用较高所以选用260吨履带吊）将E-5109表面冷凝器吊至钢托架上并用螺栓把设备与托架固定牢固，然后在钢托架的下方安放滚杠，将设备与钢托架一并移动到设备的南侧的基础边后，把设备用4支32t的千斤顶顶起，再在设备底座与钢托架中间放置Ф30mm的滚杠，使用倒链移动设备至安装位置就位。钢架尺寸：5000mmL×2600mmW×3094mmH.设备拖运至安装位置时，使用四个32吨千斤顶将凝汽器顶起，拆除滚杠及临时钢架后，将表面冷凝器缓慢放下，使设备底座在基础上就位。 3、2、吊装前准备： a、设备移动通过的道路要用毛石垫平夯实，并铺设钢板； b、表面冷凝器吊装临时，钢架制作如附图所示；因场地所限，临时钢架在吊装时实际摆放位置实地制作，临时钢架顶平面略高于凝汽器基础上平面约100mm； c、钢托架制作完成后，按照设备螺栓孔的中心距在钢托架上平面的H型钢上钻出螺栓孔，并配备M30*80的螺栓8套；
第四章空冷器的设计 4.1 空冷器的设计条件 4.1-1 设计条件 1. 空气设计温度 设计气温系指设计空冷器时所采用的空气入口温度。采用干式空冷器时，设计气温应按当地夏季平均每年不保证五天的日平均气温[1][2][3]。采用湿式空冷器时，将干式空冷器的设计气温作为干球温度，然后按相对湿度查出湿球温度，该温度即为湿式空冷器的设计气温。 我国各主要城市的气温列于附表4－1。从该表可见我国绝大多数地区夏季平均每年不保证五天的日平均气温低于35℃。当接近温度大于15－20℃时，采用干式空冷器比较合理。在干燥炎热的地区，为了降低空气入口温度可以采用湿式空冷器。 2. 介质条件 （1）适宜空冷器的介质条件 适于采用空冷器的介质有石油化工过程中的气体,液体，水和水蒸汽等。 3.热流的操作条件 （1）流量。根据工艺要求而定。 （2）操作压力。根据国家标准“空冷式换热器”的规定，最高的设计压 为35 Mpa，这个压力可以满足石油化行业空冷器的操作要求。 （3）入口温度 热流的入口温度越高其对数平均温差越大，因而所需要的传热面积就越小，这是比较经济的。但是，考虑能量回收的可能性，入口温度不宜高，一般控制在120～130℃以下，超过该温度的那部分热量应尽量采用换热方式回收。在个别情况下，如回收热量有困难或经济上不合算时，可适当介质入口温度。就空冷器本身而言，考虑到介质温度升高会导致热阻的增加，传热效率下降，绕片式翅片管的工作温度可用到165℃而锒片式翅片管可用到200℃ 如果热流入口温度较低（低于70~80℃），可考虑用湿式空冷器。 （4）出口温度与接近温度 对于干式空冷器出口温度一般以不低于55~65℃为宜[3]，若不能满足工艺要求，可增设后湿空冷，或采用干－湿联合空冷。
表冷器计算书 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
表冷器计算书 (一)前表冷器 a.已知： ①风量：14000CMH 空气质量流量 q mg =(14000×/3600≈s 空气体积流量 q vg =14000/3600≈s ②空气进、出口温度： 干球：35/17℃湿球：℃ ③空气进、出口焓值：㎏ ④进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器) ⑤阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器) b.计算： ①接触系数ε2： ε 2= 1-（t g2 -t s2 ）/（t g1 -t s1 ） =1-/≈ ②查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表： 当Vy=~s时：GLⅡ六排的ε 2 =~ 从这我们可以看出：六排管即可满足要求。（可得出如下结论：在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想，即使强行增加排数仍旧帮助不大。我近30遍的手工计算也证明了这一点。提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微增
加一点，水阻就大的吓人。于是我设计采用了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多，水程就一个来回。这样就出现了大流量小温差的情况，水流速ω可以提高。在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点下降。很容易我们发现对数平均温差提高了很多。从而达到了提高换热总量的目的。）③选型分析： ⊙冷负荷 Q= q mg ×(h 1 -h 2 ) ×－≈(235760Kcal/h) ⊙由六排管的水阻△Pw=ω≤70Kpa 得：管内水流速ω≤s [水阻的大小和水程的长短也有密切的关系，经验公式没有对此给个说法。推论：八排管（即实际上的二排管）在流速一定时的水阻必为六排管的1/3。理论上可以使△Pw=ω≤70Kpa，有ω≤s，但常识告诉我们：不能如此取值，可以判定八排管（即实际上的二排管）的ω≤s为合理。] 安全起见，设令： ω=s ⊙要求Vy=~s，可初估迎面尺寸（计算表明风速和流速的增加，将带来K值的增加，但K值的增加，却导致迎面的减小，间接使整个换热面积A的减小，我对Vy=s进行的计算表明，K值的增加，A值减小，K×A之积增加并不明显。从这点来看牺牲K值换A值较为有利于整体换热效果，特别的要保6~8排的K值，换来的是将在以后用4~6排的增加面积来弥补，是很得不偿失的，况且那时K值还得再按
H T R I7教程01界面熟悉 1.双击快捷图标，打开程序界面： HTRI启动界面
2.创建一个“新的空冷器” 3.设置自己熟悉的一套单位制，比如MKH公制，也可以通过
4.接下来就是将界面中的“红框”也就是缺少的参数按你将要设计的工况填写完整，包括如下几部分的数据， 4.1 “Process”工艺条件：包括热流体侧和空气侧； 4.2 “Geometry”机械结构：包括管子、管束、风机等；
5.当输入数据足够所有的红框消失，那么初步的输入就完成了，可以点击"绿灯"图标运行。 02 工艺参数输入 1.点击左边目录栏的“Process”标签，右边显示的就是供工艺参数输入的界面：
2.我们从上到下依次来看需要输入的参数：*为必要输入参数 2.1 Fluid name –流体名称，这里没有红框，不是必须输入的，就是自己定义下流体描述比如“Propylene”“Oil”“Wet Air”等，要注意的是程序对中文字符不支持，那么大家多写写英文就是了～ 本帖隐藏的内容 2.2 Phase/Airside flow rate units –流体相态/空气侧的流量单位
*2.3 Flow rate –流量不必多解释，热侧为质量流量。 2.4 Altitude of unit(above sea level) –海拔高度 *2.5 Temperature –流体的温度，单位°C (SI,MKH), °F(US)，这里要注意的是想输入0度，那么请填 0.001，不然0或0.0的输入都将被程序认为是没有输入（这个原则在HTRI程序的其他地方也适用）。 2.6 Weight fraction vapor –重量气相分率，那么全气相就是1，全液相就是0咯。 2.7 Pressure reference –压力参照点，就是接下来你输入的操作压力值指的是进口压力还是出口压力。 2.8 Pressure–操作压力。 2.9 Allowable pressure drop –允许压降，按照工艺条件来选择，一般热流体侧用kPa比较直观，而空气侧常常使用mmH2O。
空冷器的工艺设计 根据当地的气象条件，尽可能多地使用干式空冷器，尽量避免使用增湿空冷器。 1.1.1空冷器的设计温度 空冷器设计温度为35℃。 空冷后温度确定：如果选用空冷器，但工艺考虑要求后冷，空冷和水冷之间的温度分界点一般为50℃，不大于60℃。若物流空冷后不需要后水冷（即要求的物流送出温度大于50℃），可以将物流用空冷冷却到所需温度，如柴油产品出装置温度为50℃，可以考虑用空冷直接冷却到50℃。 空冷器入口温度应尽量降低，可通过换热的方式回收热量，降低能耗。一般空冷器入口温度不宜大于150℃。 空气冷却器的接近温差（热流出口温度与冷流入口温度之差）不应低于15℃。 1.1.2空冷器的管排数的确定 空冷器的管排数对投资和操作费用影响较大。一般情况下选用多管排数比较经济。然而当管排数多时，相应的风速不能太高，否则阻力很大，所需的风机功率会很高。而风速降低使得管外传热系数下降、空气出口温度升高、传热温差减小，致使所需的传热面积大幅度增加。 空冷器的经济管排一般为6 管排。根据各个装置的具体情况，尽量采用6 管排的空冷器，在采用6 管排空冷器不合理的情况下，可以采用4 管排的空冷器，对8 管排的空冷器宜少采用。
1.1.3空冷器的管程数的确定 空冷器管程数根据压降和面积综合考虑确定。 冷凝过程：如果对数平均温差校正系数＞0.8，可采用一管程，否则考虑用两管程。 对含不凝气的部分冷凝，用两管程或多管程。 管程流体允许压力降大和流体温度变化范围较大的可选用多管程。 1.1.4加热盘管的设计、百叶窗和风机的选取 对易凝的介质可在空冷器的管排下面设置一排蒸汽加热盘管，但加热盘管不宜太多，要考虑水击的问题。 对于特别易凝的流体，可以考虑采用热风循环方式的空气冷却器。 空冷器一般不设百叶窗。对一些重要的、操作条件苛刻的空冷器，可根据装置的使用经验，确定是否设置百叶窗。 风机的选取需要考虑噪声的影响，风机单机的噪声要求限制在85dB 以下，风机群的噪声要求限制在90dB 以下。 风机风量的调节方式：风机一般按停机手动调角风机选用。对于操作工况负荷变化大，控制要求高的可选用变频控制。 1.1.5空冷器的电机 优先选用 YB2 系列隔爆型电机。
4.2.3表冷器校核计算 表冷器选型计算分为两种：一种是设计计算，另一种是校核计算。对于新风机组的表冷器的大小，那这个计算过程属于后者。首先确定表冷器迎风面积，风量/风速 =表冷器迎风面积。又表冷器是安装在新风空调机组的内部，表冷段的宽高尺寸基本确定。根据迎风面积和表冷段空间去分配表冷器的宽高。确定出宽高并不是完整的计算过程。你还需要根据所需冷热量去校核该表冷器是不是合理，比如是不是可以达到要求的冷热量，水阻力是不是满足国标要求。如果不能满足那就需要扩大空调箱或者调整回路数来满足这些要求。 以体育馆一层一区系统夏季为例进行表冷器校核计算，已知该区被处理的空气量为4885m 3/h （1.71kg/s ），空气的初参数为1t =28℃，1h =67/kJ kg ，1s t =22.6℃，冷水量为1.33/kg s ，冷水初温为1w t =6℃。 （1） 求表冷器迎面风速y V 及水流速ω 由风量看出，可以选用JW10-4型表冷器，迎风面积F y =0.944m 2，每排散热面积F d =12.15m 2，通水断面积20.00407w f m =，所以 y 1.71 1.51/0.944 1.2 y G V m s F ρ===? 33 1.330.33/100.0040710w W m s f ω===?? （2） 求表冷器可提供的'E 根据查表，当y V =1.51m/s 时、N=4排时，'E =0.841 （3） 假定2t 确定空气终状态 先假定2t =18℃（一般可按21(4~6)w t t =+℃假设）。 根据()()2211'1s s t t t t E =---可得： 218(2822.6)(10.841)17.1s t =---=℃ 查焓湿图，当2s t =17.1℃时，248.2/h kJ kg =。 （4） 求析湿系数
01创建一个“新的空冷器” 1.设置自己熟悉的一套单位制，比如MKH公制，也可以通过
2.7 Pressure reference –压力参照点，就是接下来你输入的操作压力值指的是进口压力还是出口压力。 2.8 Pressure–操作压力。 2.9 Allowable pressure drop –允许压降，按照工艺条件来选择，一般热流体侧用kPa比较直观，而空气侧常常使用mmH2O。 2.10 Fouling resistance –污垢热阻，是一个大于0的数，单位为m2°C/W (SI), hr ft2°F/Btu (US),m2°C hr/kcal (MKH)。这里注意的是最好按照流体的实际情况来取值，如果取值过大意味着在换热器操作初期或介质其实很干净的情况下，换热器的余量会过大，反而影响了正常运行。 2.11 Fouling layer thickness –污垢层厚度，通常认为与污垢系数有如下的关系图，不过通常设计时很少在此处输入数值。 *2.12 Exchanger duty –换热负荷，如果上面的参数输入满足了计算出换热负荷，这里就不必要再输入，如果在此输入了确定的负荷值，那么程序将以输入值为准来计算换热流体的出口温度。 2.13 Duty/flow multiple –负荷/流量系数，这里其实提供了一个简化负荷变化核算的工具，比如要核算110%负荷的运行工况，那么只需要在此填入“1.1”，而不必要去修改输入的流量值。 3.当输入数据足够，所有的红框消失，那么初步的输入就完成了，可以点击“绿灯”图标运行。 03热流体物性参数输入