第2章 冷凝器设计 表2-9 换热器内压降分布一

Cross 37.28 MOMENTUM

Window 17.77

Ends 1.62 -3.90

Nozzle Inlet Outlet

Shell 46.67

0.56

Tube 9.71 6.19

表2-10 换热器内压降分布二

Cross 33.20 MOMENTUM

Window 6.39

Ends 16.52 -5.19

Nozzle Inlet Outlet

Shell 22.89 26.18

Tube 5.91 3.77

计算结束。

注意，因为本题目的runtime message中的警告可以忽略，所以在上述讲述过程中没有涉及，在其他题目中应该根据此项的内容进行相关调整。Runtime message是进行调整的依据。 HTRI与EDR计算结果对比

通过比较HTRI的设计结果，给定相同的设计参数设计出的换热器不尽相同。

表2-11 EDR与HTRI参数比较

工艺参数

结构参数

EDR

型号 方向 壳径/mm 管长/mm 管径/mm 管子数 管壁厚/mm 管间距/mm 管程数 布管方式 板间距/mm

BEM 竖直 273 4500 19.05 86 2.11 23.81 2 60° 250

氨气进口温度 出口温度 壳程流速 管程流速 壳侧压降 设计裕量 壳侧膜系数 管侧膜系数 A B C

42℃ 40.59℃ 1.16 1.29 1.965 19 5617.6 4912.1 0.09 0.68 0.07

HTRI 42℃ 41.12℃ 0.48 1.34 0.793 11.1 5135.6 6552.7 0.045 0.667 0.075

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第2章 冷凝器设计

续表2-11

工艺参数

结构参数

EDR

折流板类型 折流板方向 弓缺/%

单弓形 竖直 40

E F

0.08 0.09

HTRI 0.09 0.123

在相同的结构参数之下：

1.EDR与HTRI的壳程流速相差较大，可能原因是两个软件的流速计算方法不同。

2.EDR壳侧流速较大导致了压降较高，壳侧膜系数较高。

3.EDR与HTRI进出口温度设计有差异，原因在于两个软件所使用的物性数据包不同，因此物流的物性有差异。

4.结构参数相同，壳侧各流股基本相同，差异原因在于两个软件系统默认的各部件间距不同。

5.EDR设计裕量较大，当流速一致的情况下，两者的设计裕量基本相同。 结论：EDR与HTRI使用相同参数进行设计，由于其内部计算方法不同，得到的结果有所差异，不过设计校核之后的冷凝器各项参数均符合要求。 2.4.2 含有不凝气的气体冷凝 设计任务和设计条件

对含有不凝气的换热器设计，在物性输入时应注意相态的选择。对不凝气，其phase选择为vapor，即没有相变。

由一台烃类气体压缩机排出的混合气为6164.38kg/h的干烃气体，所带入的水分为644.11kg/h。混合气出压缩机进入冷凝器的温度为121.11℃，压力为234.422Kpa，要求冷却到40℃，干气体的分子量是12.7。干烃气体组成（摩尔分率）：乙炔0.148，氢气0.531，甲烷0.098，一氧化碳0.223。 确定设计方案

首先设定冷却水的进口温度为32.2℃，为避免冷却水用量过大，选择冷却水的温升为5℃。对本例题冷热两股流体的极限温差并未超过110℃，选择固定管

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第2章 冷凝器设计

板式换热器较为经济。对低压操作，采用卧式壳程冷凝。首先，查得对烃类气体污垢热阻为0.0002m2·h·℃/kcal。 软件计算步骤

1. 打开HTRI，新建管壳式换热器模块，输入几何数据和工艺数据。

图2-16 数据输入完毕界面

流体物性输入

对含不凝气的物流的数据输入，在选择时应注意相态问题。首先根据题目所给工艺流体的数据计算当包含水蒸气时摩尔组成。

表2-12 物流各组分组成

组分

摩尔流量kmol/h 摩尔组成

乙炔 71.84 0.1378

氢气 257.74 0.4945

甲烷 47.57 0.0913

一氧化碳 108.24 0.2077

水蒸气 35.78 0.0687

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第2章 冷凝器设计

在物性输入栏里输入相关数据

图2-17 热流体物性输入界面一

在phase里面，见图2-18。Mixed代表流体有相变，Vapor或Liquid代表没有相变。在输入混合物的时候注意输入混合物的组成。这也是含有不凝气计算时与其他情况的不同点。

同样的方法，输入冷流体的物性。

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