板式冷却器合 成 塔下 加热器 由 列

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　　’ 胃 呈 仄艇 霞 螺旋板式换热器 的 使 用与设计计算 孙廷璨 合肥 通用机械研究所 本 文 叙 述 了 螺 旋 板 式 换 热 器 的结 构选 型 、 使 用性 能 及 螺旋 通 道、 外 壳 、 封 头等 基 本构 件 的 设 计 , 并 简要 地介 绍 了 强 度 、 刚 度、 传热 和 流 体 阻 力 等 的计 算 方 法 。 早在 五十 年代初 , 我 国 已开始 使 用螺旋 板式 换热器 了, 但由于 当时 制造条 件的限制推广 很 缓 慢 。 进 入 六 十 年 代 后 , 机 械 制造 部 门 在螺 旋 板式 换 热 器 的 制造 工 艺 上 有所 突 破 , 自行 设 计 的专 用卷床 可高效 率 地成 批生 产, 使其 与其他 型式 的换热 器相 比 加 工工 时 减 少 、 成 本 降 低。 一 九 六 七 年 , 一 机 部组 织 了 有关 单 位对 水! 螺 旋 板 式 换 热 器 进 行 推 广 , 由于 它 具 备 体 积 小 、 传 热 性 能 好 等 优 点 , 同 时 又 可 用板 材 代 替 管材, 所 以颇 受欢 迎 , 在较 短 的时间 内 在 合成 氮、 烧 减 、 联 碱、 硫 酸 、 硝酸 、 制 冷、 电力等行 业 得到 推广, 并取 得 了 可 喜 的 成 果。 由于生 产发展 的需要 一机 部 于一九 七三 年正 式颁布 了部 标 准#? % & ? ( 一( ) “ 不 可 拆 式 螺旋 板换热 器 型式 、 基 本参 数和尺 寸 ” , 与 此 同时有 关使 用、 制造 、 研 究、 设 计和 高等 院 校 等 单 一 位 对 螺 旋 板 换热 器 分 别 做 了 大 的 工作。 衣? 水 一 、 结 构概述 我 国 现 在 使 用 的螺 旋 板 式 换 热器 有 三 种 基 本的结 构型 式, 普 遍应 用 的 为 “ 工 ” 型, 通常称为 不可 拆式 , 如 图 % 。 它 的螺 旋 通道两端 均 为焊接 密封, 不 能进 行 机 械 清 洗 , 但 由于 它 具 备 传热 性能好 、 密 封 可靠 、 金 属消耗 量少 、 加 工方便等 优点 , 所 以 在 同 类设 备中推广 快 。 衣?· 阁 % 不 可拆 式螺 旋板 换 热 器 一++ 一 “ 五 ” 型设 备为可 拆式, 如图 & , 两 螺旋 通道分 别 为一端 敞开 , 一端 为焊接 密封 。 敞开 的 通 道 端 用平板 盖 加 像胶 垫 或 石 棉橡 胶垫 来密 封 , 这 与 “ 工 ” 型 设 备 比 除了 增加 平 板盖 、 垫 片、 法 兰 紧 、 固 件外, 还 需 对 螺旋 通 道 的端面 进 行机 械加 工 , 以保 证 平 板盖 的密 封 。 也可 将 设 备设 计成 一端 为 “ 工” 型 , 而 另一 端 为“ 且” 型, 如 图 ) , 即一 个螺旋 通道 的两端 均为 焊接 密封 , 另 一个 螺旋 通道 一 端 为焊接 密封 一端 为敞开 。 选 用“ 互 ” 型 设备是 为 了要 进 行 机 械 清 洗 , 但在 实 际 操 作中 即 使是 把 封 头 拆 下 来 也 很 难进 行 机 械 清洗 , 因 为 螺旋 通 道 的间距 很 小 , 并 且 通道 内均 布着 定距 柱 或定 距泡 。 文 献 〔, 〕报 导“ 且 ” 型 设 备 比 “ 工 ” 型 设 备 金 属 消 耗 量 高&+ 一 ?. / , 加 工 工 时 高0. / , 成 本 高 1 0. / 以上 。 从 密 封性 能来 看 “ 亚 ” 型设 备 易 产 生外漏 与 短路 。 外漏 系指介质 漏 到大气中 !! !!! 一 来 。 短路 是 在 平 板 盖 有 变 形 的情 况 下 介 质 不 在设备 内旋 转 , 直 接通 过垫片 与螺旋 体端 面 的 间 隙 由里 圈跑 到 外 圈 或 反 之 , 这 样 传 热 效果就 受到 影 响。 一九 七二年 一机部 在 苏 州 召 开 的螺 旋 板 式 换 热 器 标准 审 查 会 上 , 绝 ?巨 23 4 5 或! ! ? 三门 〔二二 大 多 数 代 表 一 致 认 为 “ 亚 ” 型 设 备应 暂不 列 入 标准 之 中。 国 内还 生产 过 “皿 ” 型设备 , 如 图 ? 。 它 是 由 ? 张 钢板 同时 卷 制而 成 , 一 个 螺 旋 通 图 & 可 拆 式螺 旋 板 换热 器 道 的 两 端 完全 焊死 , 而 另 一 个 通 道 的两 端则 全 敞开。 一种 介质 走 螺旋 通道而 另 一 介 质 走 轴 向直 道 。 它 适 用 于 纯 蒸汽 冷 凝 的条 件 。 这 种结 构螺 旋 通道 的进 出 口 阻力很 大, 并 且 内积 存杂 质 不 易 吹 出 所 以推 广 很 慢 。 1肚1 即% 州 6 汽 % ! 1 目且11益 干 图 ) 一 端 可 拆 式和 另 一端 不可 拆式 一+ 0一 图 ? 冷凝 型 螺旋 抓换热器 肠 二 、 使用 情况 伴随 有过热 蒸汽冷 却 的蒸汽冷 凝过程 用螺 旋板 换热器 是 理 想 的了 。 大连 制碱 工业研究 所 与通 用 机 械 研 究所 联 合设 计 的 真 空 冷凝器 是 在 “ 7 ” 型 设 备 的基础 上 改进 的, 如 图 + 。 过 热 蒸汽 从 切向进入 设备 后进 行旋 转, 当冷却至 饱 和温度 时 , 饱 和蒸汽 可通 过椭 元形 封头从轴 向进入 螺旋 通 道内进 行冷 凝, 少 部 份饱和蒸 汽 继续旋 转前 进。 结合传 热过 程进 行分析这 种结构 是合 理 的, 过 热蒸 汽冷 却是 属于对流 传热 过程 , 它 的给热 系数 与流 动状 态有关 , 丢卉、比 ‘汤今式与 旋 转可增加 它的湍 动状态 , 故 可起 到提高给 热系 数 的作 用。 饱 和蒸 汽 的冷 凝给热系 数与 流 动状态 无 关 , 为 了 减 少 阻力 使 它 少 走 弯 路, 从过热 燕 汽和 饱和 蒸汽 交 界的地方开 始 将 蒸 汽 侧螺 旋 通 道 的上 端 打开 , 之 后 在设 备 下魔 递 经 吠 咐铸点 的 上 端 焊上 椭 元 形封 头 。 过 热 蒸汽 冷却 用 换 热面 积和饱 和 蒸汽冷 凝 用换 热面积 均可 由热 力 学 计 算得 出 。 试 验 结果 表 明 取得 的效果 是 图 + 真空 冷凝器 良好 的, 在 正常操 作条 件下 冷 却与冷凝 的平 均传 热 系 数 8 可 达 9 . . 一 6. . . 8 : ; 6 = ’ · · ℃ , 而 列 管换 热器 的平 均 传 热 系数 8 为 ) . 8 : ;6 = ’ · ! ℃ 左 右。 — 制 冷 机 用 的辅 机 氨冷 凝器 也 存在过 热蒸 汽 的冷 却问题 。 上 海第 一冷 冻机 直接选 用 “ 工 ” 型设 备 进 行试验并 没 有 发现 蒸汽 侧 阻 力 有 明 显 的增 加 。 他 们 自行 设 计 了 一 台 )0 = & 螺 旋 板 式氨 冷凝器 用于吴 径砖 瓦 , % 9 (% 年 开 始 运 转 时 传热 系 数 8 二 & . ?. 8 : ; 6’= % & · · , : 左 右, 取 代 了换热 面 积? Α ( + = “的列管 式冷 凝器。 但 他们 的工作 没 有就 此而结 束 , 他们对 设备进 行 了 长 期 的运 转 考验, 以掌 握 设 备 的 结垢 规 律 及 清洗办 法 。 至 % 9 ( 0 年 设 备 共 运 转 了五 年 , 那 时 设 备的 传 热 系 数 下 降至 8 Α 了+? 8 : 纽 = ! “ · ℃ , 水 侧 的 阻 力 增 加 了 ) 倍 , 这 证 明 结垢 是 严 重 的 。 用 酸 洗 的 办 法将 设 备 进 行 清洗, 之 后 进 行 测试 得 知设 备 基 本 上 又 恢 复 了 % 9 (% 年 刚 开 始 运 转时 的性能 。 精 馏塔 的塔 顶冷 凝器选 用 螺旋 板结 构 也是 理 想 的。 将 螺旋 板冷凝 器 直接 安装在 塔顶上 , 如 图 0 , 这 种配 置不 但 节 省 了 冷 凝 器 的 占地面 积 而 且 还 省 去 了 两 个封 头 。 塔 顶 蒸汽 沿 螺旋 板 冷 凝器 的 中心 半元管 向上进 入 上封 头 空 间之 后, 再进入 螺 旋 体进 行冷凝 , 冷 凝液从外 圈 低 处 排除 , 不 凝 气从 封头 高 处放 空 。 冷 却 水 从 外 圈 切 向进 入 , 经 过 旋 转 由 塔 顶中 心 管 排出 。 排 水管 需 穿 过上 封 头 , 这 样 就 需要 在封 头 上 安 装 手 孔 以便 装 拆 冷 却 水 出 口 管 的 法兰 螺 栓 。 我 国 有 数 以千 计 的 中小 型 化肥 , 在这 些 中推 广 螺 旋 板换热 器 经 济意 义是 巨大 的 。 合 成 塔下 加热器 由 列 管式 改为 螺 旋板 式 取 得 了 良 好 的 经 济效 果 。 早 改 革 的是 江 苏省 武 进 化 肥 , %9 09年 9 月正 式投入生 产 , 原 来 用 中? Β % ! + 毫米 列 管式 , 换 热面 积 ? Α 米 ) . ! 9 ’, 阻 力降 △Χ 二 ? 公 斤 厘 米 & , 选 用螺旋板式? Α 米 % + ! ) 二, 阻 力降 Δ Ε 二 %. 公 斤 厘 米 & , 体积 比 列 管 一+ ( 一 谁 6 ’? 公 式 小 & ) , 可 多 装 触 媒 。! 0 ( 吨 , 氨 产 量 由 原 来 的 & + 吨 天 , 增 加 为 )0 吨 天 , 提 高 了 ? ? / 。 现 在 国 内大 多数 小 化肥 均 采 用 螺 旋 生兰声步 板 式 的加热器 。 小化肥 的变换 热交 换器 的 改 进 是近 几年 的事情 , 现 在辽 宁 、 四 川、 陕 西 、 河 南、 河 北等 地区 的几 十个 小化肥 己 侧 仁叫 开 始 改革 了 , 根 据 文 献 〔& 〕介 绍 四 川 省 资 阳 县化 肥加 压 变换热交换 器 原来 用 & 台? 二 % 9+ 米 “ 的 列 管式 换 热 器 , % 9 ( ? 年 ( 月 用 两 台 誉 钱 ? 二 ? . 米 & 的 螺 旋 板 换热 器 取 代 , 效 果 良好 , 阻 力比 列管换 热器 小。 前 者消 耗钢 材%%吨 , 投 资 ) ) . . . 元 , 后 者消 耗钢 材) ! + 吨, 投 资? . . . , 蜻羲凌 元 。 5# 前 存 在 的主 要 间 题 是 使 用寿 命太 短 , 辽 宁 吕图县 化 吧 用 的 没备寿 命只 有 0 一 ( 图 0 塔 顶 冷 ‘疑 器 个月 , 一般寿命在 % 年 半左右 高为 ? 年 。 一 寿 命 长短 与材 质 和 设 计 结 构有 关 , 有 待 进 一 步 研 究。 烧 碱 行 业 中 电解 液加 热 与 浓 碱液 冷 却用 螺旋板 式 换热 器 己 成为 定 型 , 这 里 碱 脆 问 题 应 特 别 引 起 注 意 , 焊缝 热 影 响 区 极 易 引 起 碱 的 腐蚀 , 将 设 备进 行 整 休退 火 可解 决 这 个 问 题 。 还 有 很 多 部 门都 有 使 用 螺 旋 板 式 换热 器 的 成 功 经 验 , 本 文 不 予 一 一 赘 述 , 但 值 得 提 出 的 是 堵 塞 与 清 洗 问题 , 这 是 选 用 者 关 心 的 。 国 外 有 很 多 文 献 均 介 绍 过 螺 旋 板 式 换 热 器 的 自 清 洗作用 , 其 原理是 因 为螺旋 通道 是 单 通道 , 如通道 内某 处沉 积 了污垢 , 此 处 的通道 截面积 就 要 减 少 , 介 质 在 此 处 的流 速 相 应 增 高 , 污 垢 易 波 冲 刷 掉 。 国 内 于叹多 单 位 的使 门 经 验 也证 明 了这 一点 。 上 海红 旗化 工 使用 的硝 酸冷 却器 甲列 管 式换 热 器需 经 常 清洗 、 而 选 用螺旋 板换 热器 以后 连 续一年 半没 清洗 过。 上 海第 一冷冻机 氮冷凝 器 试验 表明 , 别列管式 结构 每隔三 周 就 要清 洗, 而 用螺 旋 板冷 凝器 运 转 了 五 年 才清 洗一 次。 严 洛地讲 自清洗作 用不 能保 证 设 备 永 不 堵塞 , 只 是 能 延 长 它 的清 洗 周期 。 清 洗 的 办 法 除 了 上 海 第 一 冷 冻 机 采 用 的 酸 洗 外 , 山 东胜 利 炼 油 用 过 有 机 济 剂 洗 。 简而 易 行 的是 用 燕 汽 吹 的 办 法 , 将 蒸 汽 通 入 螺旋 通 道 内 可 把 杂 质 吹 出 。 我 国 南 方 很 多 小 氮 肥 氮 氢 气压 缩 机 一 、 二 、 三 段 冷 却 器 ?尔 令却水 基 本上 都是 较脏 的河 水, 他们 都是 采用 蒸汽 吹 的办法 来解 决清 洗 问题 。 三、 基本构件设计 6 螺旋 体 的画法 首先 确 定 螺旋 板 厚 乙和 通 道 间 距 Φ , Φ 上 乙二 Γ 称 为一 个 节距 。 卷 制螺 旋 板 的 卷 辊 直 径 为 ! Η 中 心 隔 板 宽 具 二 Η 一 Γ 。 先 以 中心 隔 板 为 基 准 画 水平 及 垂 直 中 心 线 , 找 出中 心点 , 以 此 为 中 牛 心 在 垂 直 中 心 线 上 、 一 万分 别 取 的距 离 定 下 了 螺 旋 体 的 上 、 下 两 个 元 心 , 见 图 了 。 先 以 上 ‘ 一+ ?一 华 元 心 为 中心 以 Ι ? 一 为半 径 由下往上 旋 ‘ 口 日日 图 ( 螺 旋休 的作 图 & 螺 旋 板长 与 螺旋 通 道 长 的计 算 一张 螺旋 板 的总 长Μ Φ 按下 式 计算? 转% ?. “ 与第 二 圈 相 切 , 第 二 圈 是 以 下 元 心 为 中心, 以Ι ? Α Ι Κ Λ Γ 为半径 由上 往 下 旋 转 % ?. 。 与第三 圈 相 切 , 以此 类 推。 如 两螺旋 通 道 的间距 不 等 , 分 别为 Φ , 和 Φ ? 则节距 Γ Α 乙Λ 于 Φ , 十 Φ ? , 上 下 两 元 心 与 中心 的距 离分 别 为 专 乙Λ Φ 上 和 告 乙Λ Φ ? , 两 螺旋 通 道 的 圈 半 径 Ι ? 分别 为 专 ? Λ 乙Λ Φ ? 和 于 ? 十 各十 Φ ? 。 画 法 均 同 前。 浮 7 Φ 二 一Ν 〔 Ν 一 , 艺 ΦΛ + 式 中? Ν 一螺 旋 板 的 圈数 。 一条 螺旋 通道 的总长 Μ ? 按 下式计 算? Λ Η Λ 乙二 冬 Μ Γ 二 一 Ο 〔Ο Φ Λ 乙 Λ ; Λ 乙〕 & 艺 式 中? Ο 一螺旋通道 的圈数。 ) 外壳 的设 计 外壳 是 受压 元件 , 因为是螺 旋形 , 设 备 的外 圈必定有两 道 角焊缝 存 在, 见 图 ? 。 这 种 结构对 低压 设 备 来 讲是 简便 易 行 的 , 但 当设 计 压 力 提高 到 一 定 程 度时 角焊 缝 结 构 就 不 可 靠 了 。 为 了 消 除角 焊缝 , 外 圈 可 设 计 成 具 有 对 接 焊缝 的 结 构, 见 图 9 。 这 种 结 构 关 键 的零 件是 连 接板 , 见 图 %. 中件 号 ) 。 首 先 将螺 旋板 与 连 接板 对 焊 , 经 探 伤 检 查 合格 后 再 将 两 个 半元 形 的壳 体 与连接 板 对 焊 。 这 样 所 构成 的螺 旋 板 换热 器 外壳 是 一 个 标 准 的元 柱 体 , 它 可 与 其它容 器 一样承 受压力 。 图 ? 外圈 的角 焊结 构 图 9 外圈的对接焊结构 图 %. 螺旋 板 与 连接 板 对 焊 、 螺 旋 板 Κ & 、 壳 体 Κ ) 、 连 接板 一+ 9 一 ? 接管结构设 计 筒体 上 的接管 有两 种基 本结构 , 一 是 切 向接 管, 如 图 % % , 一 是 垂 直 接 管 , 如 图 % & 。 一 机 部 #? % & ? ( 一() 定 型设 计 均采 用切 向接 管, 这样 的结 构不 但接 管 的局 部 阻力小而 且 还 便 于 杂 质从 设 备 中排 除。 但 国 内仍 有采用 垂直 接管 型 式 的, 大 连 工 学 院等单 位做 的流 阻 试 验〔幻 表 明垂直 接 管 的局部阻 力 系数 要 比 切 向接管 高一 倍 左 右。 拱 图 % 切 向接管 图% & 垂 直 接 管 + “ 五 ” 型设 备 封 头 的设 计 在 操作 压力 较低 的情 况下 用平板 盖 结构 图 & 是 方便 的。 随着 操作 压力 的提高 , 平 板 盖 就要加 厚 , 由于 平板 盖 刚度 不够 引起 的变 形 会造 成设 备 的外漏 与短 路。 采 用椭 元 形封 头 , 如 图%) 可 改 善这个 问题 , 这 种结 构 可 把外 漏 和短路 两个 矛 盾 分 开 解 决。 椭 元 形封头 、 法兰 和 垫 片保 证介 质不 漏到 大气 中来 , 而 密 封板 则起 到 防止介 质 短路 的作 用。 密 封板 与螺旋 通道 端 面 之 间没有 垫片 , 这要 求螺 旋 通道 端面要进 行机械 加工 , 使密封 板放上 去能紧 密贴 合。 密 封 板是 一个受 内压零 件 , 不 需要太 大 的紧 固力 , 它 的外 边缘由法兰 垫 片压紧 即可, 见 图 %? , 设 计 时要 保证 密封 板 的上 板 面 比法 兰 密 封 面 低。。 & 毫 米 , 这 样 不会 影 响 螺旋 尺 寸 。 大 直径 的 设 备 需在 封头 上焊 一钢 管 , 钢管 另一 端焊 有压 环 见 图% ) , 压环 与密 封板 之 间有垫 片。 压环 的作用是 当 产 品 做单 通 道 水压 试 验 时限 制螺旋 体 使其 不 能 产 生宝 塔状 的突 起 变形。 巴日 忍 「一 形 , 尸4 州叮面‘ , 兀目6二夕 图%) 椭元形封头 % , 密 封板 Κ & 、 压环 垫 片 , 管Κ ? 、 压环 一0.一 图 %? 封头 与法 兰 联 接 结构 % 、 密 封板 Κ & 法 兰 垫 片 选 用 带椭元 形 封 头 的 “ 丑 ” 型 设 备 , 冷 热 介质 进 出 口 的安 排 又 有 了新 的影 响 因 素。 众 所 周知, 换热 器 由于 存在 阻力 损失 , 进 出 口 之 间总是 有一 个 压差, 如介 质是 从封头 接 管进 入设 备 则 椭元 形 封 头 内腔 的压 力 将 高于 螺 旋通 道 内 的压 力 , 这 样 密 封 板受 到 压 差 的作 用 使 其 产 生 自紧密封 。 反 之 , 如果 介 质从 壳 体接 管进 入 设 备则 密封 板 受到 的压 力 使 其对 密封 不 利 。 当按 排 冷热介质 进行逆 流 换热 时 , 必定要 有 一种介 质从壳 体接 管进 入设备 , 要 取 得好 的传 热效果 , 让给热 系数 高的 一侧介 质从壳体 接管进 入设 备是 合理 的。 四 、 螺旋体的强度与刚度计算 为保 证螺 旋通道 不被 压 破与 压瘪 , 通 常在螺 旋通道 中焊 上定 距柱 或在 螺旋 板本 体上 冲压 出 定距 泡 , 以 起 到 螺旋 板 之 间 相 互 支 承 的 作 用 。 当 设 计 压 力 与 螺 旋板 的 材 料 、 厚 度 一 定 , 定 距 柱 泡 的间 距为 多少 才能 保证设备 不 被压 破与 压瘪, 这个 问题是设 汁者必 知 的, 但 长期 以 来没 有得 到 解决 。 % 9 了& 年 南 京 化 工 学 院 等 单位 在 这 方 面 傲 了 细 致 的工 作典 〕, 通 过 试 验 他 们 总 结 出 了保 证 螺 旋 板 强 度 和 刚 度 的关 系式 。 强度计 算 ? 、 今? 〔Ε ? … 一 仁。Π 二 ) 式 中? — 〔Ε 〕 许 用 操 作 压 力 , Θ Ρ Σ · : = ? Κ — Τ 曲率 影响 系数 , 丫 Α % Λ . ! 90 % ! & ? 一 ?Ι Κ — Ι 螺 旋 板 曲率 半径, = Κ — 系数 , 对于定距柱。 Α ? ! ( , 对 于 定距 泡。 二 ! + )七 — 各 螺 旋板 厚 , : = Κ — % 定距柱 泡 的间距 三 角形 排列 — 二; Υ〕 以屈 服 限 作为 强 度准 则 的 许 用 应 力 , 刚 度计 算? ?= Κ Θ Ρ · Σ : = ? 。 Ω Η Α ! Χ%? Ξ % & , 一 件“ 〔Ω 〕 式 中? — Ω 大挠 度 , : = Κ — Η 系数 , 定 距 柱Η Α . ! .. 0) ? , 定距 泡Η Α . ! . . 0 ? % Κ — 各 螺旋 板 厚 , : = , — Ε 操 作 压 力 , Θ Ρ ! Σ 。= ? Κ — % 定 距柱 泡 的间 距 三 角形排列 — Ξ 材料 的 弹 性 模 数 , : Θ Ρ Σ · = ? Κ — 卜 材料的泊松 系数, , := Κ — 〔Ω 〕 式? 允许挠 度 , 3 = 。 适 用于 弹 性范 围 之 内 。 五、 流体阻 力及传 热 计 算 国外 有不少 研究单 位和大 学对 螺旋板式 换热器 的传 热及流 阻 进行过实验研 究 , 但均没考 虑 定 距 柱 泡 的 影响, 因 此对 解 决具 体 的工 程 间 题意 义 是 不 大 的。 由 于 生 产 发展 的需要, 大连工 学 院等 单 位 于 % 9 了) 年 开 始 针对 一机 部定 型 产 品 #? % & ? ( 一 () 定 型 设 计 进行传 热 与流 阻 的实验 研 究 , 初步 找出 了定距柱 泡 的影 响因素 哪。 现 将流 阻 及传热 的计 算式分 别列 于下。 6 介 质为液 体 的流 阻计 算 公式 么Ε 二 Μ 6 一了 一 . 。 )0+ 一 、 、 ! 、 丫· Ζ “ 哀乎订了 夕 ! Λ [ ! [ 6 。 , ”Φ ’ “ Υ 宁 任 ∴么 + , 、 以3 式 中? — △Ε 阻力 降, ΘΡ · Σ = ‘Κ — Μ 螺旋通道长, = Κ Ι3 雷诺数, —— Ν 、 定 距 柱 密度 , 个 。 & Κ — 丫 重度 , Θ 岁= ) , 一 Κ Υ3 重 力加 速 度 , = : ?Κ — Ζ 通道 中流 体流速 , 。 Π3 : , Η 。 一一 通 道 当量直径 , = 。 & 介 质 为气体 的流 阻计算 公式 冥 、Ε Α 二 ‘· 只兰 Λ & Σ : · Η3Μ 、 , Χ& ] — 式 中? ] 质 流 速 Θ = , Ρ ? · Υ3 : Κ — 丫= 平 均 重度, Θ Ρ = ) Κ 一 Ε , 、 Ε ? 一 进 出口 压 力 , Θ 罗 叮= ? Κ — 了。 系 数 , 当Ν Υ 二 % %0 时 , Σ。 Α 。! . & & , 其 他符 号 同 前 。 ) 介 质 为液 体和 气体的给热 系数计算公式 。二 莽Ι Χ 。 。 一 ! ? 一 3 。· 了, ! 2。 Η3 8: 式 中? 。 一一 给 热 系 数 , 、 % = ! & · ℃ Κ — ! 介 质 的 导 热 系 数 , 8 : ; 6 = · ! ℃ , — Χ 2 普兰特准数 , — Ν 指 数, 介 质被加 热Ν 二 . ! ? , 介质 被冷 却Ν 二 . ! ) Κ 其他 符 号同前 。 公 式 ( 适 用 于 定距 柱 间 距 为% . 毫 米 即 Ν ? 二 〕% 0并 且 介质 为 湍流 状 态 , 一0& 一 参考 资 料 % 6 % 卜‘ 2‘7ΜΜ!月2!ΜΣ 刘 汉 城 、 徐 玮 琦 , 螺旋 板 式 换热 器 的结 构选 型 , 《 化 工 与 通 用 机 械 》 % 9 了+ ! + 。 辽 宁化 肥 技 术 通 讯 ( 《 乃山?任一」丹# ,#飞 %卫 7!卫! 》 , %9 。 )。 大 连 工 学 院等 , 螺旋 板 式 换 热 器 的 流 体 阻 力 研究 , 《 化工 与 通 用 机械 》% 9 ( ? ! ( 。 南 京 化 工学 院 等 , 螺 旋板 式 换 热 器 强度 刚度 的 实 验研 究 , 《 化 工 与 通用 机 械 》 % 9 ( ? ! ( 。 大 连 工 学 院 等 , 螺 旋 板 换 热 器 的 流 体 阻 力及 传 热 研 究 , 《 化 工 与通 用 机 械 》 % 9 ( 0 ! + 。 平 头型多 孔喷 嘴的设 计 问题 。嫉 ? 炎 ?夭二洲 福州 张英 辉 本文 从环 境保 护 的 角度 出发 , 讨 论 了如 何 在 平 头 型 喷 嘴 设 计 上 采 取 措施 , 即 采 用 二 次 空 气 法 , 这 不 仅 降低 了加 热 炉 排 气 中的 Ο ? Β 含量, 而 且 还 带 来 了 均 匀 炉 内温 度 场 的傅 益 。 一、 概述 无论是 石 油炼制 加热 炉、 合成氨 造气 炉、 烯 烃裂解 炉 , 或 者是锅炉 、 冶 金 工业炉 , 在 应 用液 体或 气 体 作燃料 时 , 大多 数 都是 通 过 喷嘴 燃 烧 器 进 行 燃 烧 的。 因 此 , 喷 嘴 燃烧 器 是工 业 加热 炉 的重 要零 部件 之一 。 为 了使 燃料 的燃烧 合理 , 根据燃 料性质 和燃 烧要求 的不 同, 目前国内外 已有多 种 型式 的 燃烧 喷嘴。 按种类 不 同可 分为 ? 气体燃 烧器 、 液体 燃烧器 和油 一气联合燃 烧器 Κ 按燃 烧 方法 可 分 为 扩 散 燃 烧和 爆 式燃 烧 Κ 按 雾 化 方 法 可 分 为 雾 化 剂 雾 化 、 机 械雾 化和 联 合 雾 化 Κ 按 油 气棍 合型式 可分 为内 混、 外 混 、 揣 流 及涡 流 等等 型式 。 在工 业 炉 设计 中 , 对 喷嘴燃 烧器 的设计 也 是一项 重要的 内容。 选 用是 否适 当, 将 直接 影响 到炉子 的热 工 性能 、 生 产能力 和炉 管 寿命 。 喷嘴燃烧 器 型式 的选 择 , 首先 要 考虑燃 料 间 题 , 其 次 , 还 要 根据 雾 化情 况 , 考 虑 加 压 设 施 和 炉型 的特点 。 随 着我 国石 油工业 的迅速 发展 , 以 天燃 气、 石油作 为能 源 , 已经越 来越 普遍 , 由此 也 引 起人 们 对 环境 保护 问 题 的 重 视 , 其 中大 气 污 染 就 是 环境保 护 的重 要 内容 之 一 。 因 此 , 以 的设计 方案 , 大限度 地 降低工 业加热 炉排 气所 造成 的环境污染 , 已引起 了国 内外 的极大重 视。 由此可见 , 喷 嘴燃 烧器 的设计 好坏 , 不但 直 接影响 到加 热炉 的热工 效率及 工 艺过 程 , 而 且也 关系 到排 放气体 中Ο ? 、 、 ? ? 等的 含 量 问 题, 所以, ‘ 务 须在 设 计加热炉 的喷 嘴 燃 烧 器 时, 将环 境保 护这 一因素 也加 以考 虑。 本文 就是 从降 低排 气 中Ο ? Β 等气体 的含 量 出发 , 对 喷 嘴嫩 烧器设 计 提出的 看法。 一0)一
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