混合冷凝器塔板的工艺计算
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- 混合冷凝器塔板的工艺计算
王 畅
(中国石化集团南京工程有限公司,江苏 南京 211100)
摘 要: 混合冷凝器结构简单、 造价低,安全可靠, 是化工装置真空系统的常用设备, 但其塔板数在
工程设计中大多是设定的。介绍了圆缺塔板的工艺计算方法,指出各块塔板所冷凝的蒸汽量差异很大,
第 1~ 3块塔板的冷凝量超过二次蒸汽量的 85,并提出了一种简化计算方法,供同仁参考。
关键词: 混合冷凝器;圆缺塔板; 工艺计算; 简化计算
中图分类号: TQ051 . 61 文献标识码: B 文章编号: 1009- 1904( 2010) 03- 0001- 06
1 概述
混合冷凝器俗称大气冷凝器, 属于气液直接接
触的换热器,它被用来冷凝二次蒸汽。在磷复肥生
产中常被用在稀磷酸浓缩、 磷酸铵料浆浓缩、 硝酸磷
肥料浆浓缩过程中排出的二次蒸汽的冷凝, 湿法磷
酸生产中过滤系统的大气冷凝器也属于此列, 只不
过真空度不同而已。
混合冷凝器在化工装置的真空系统中得到了广
泛应用,是一种最简单、 最廉价的换热器。它利用水
作为冷却介质(直流水或循环水 ), 对其进行工艺计
算的目的,是在已知冷凝二次蒸汽所需的冷却水用
量条件下,求出水被最大程度地加热而需要在冷凝
器内安置的塔板数。
冷却水用量由热平衡方程式确定:
G = m i- t o c
t o - ti
( 1)
式中: G 冷却水消耗量, kg /h(或 m3
/h) ;
m 需要冷凝的二次蒸汽量, kg /h ;
i 冷凝蒸汽的焓, kJ/kg ;
t o 出冷凝器冷却水温度, ;
ti 进冷凝器冷却水温度, ;
c 水的质量热容, kJ/ ( kg! ) [或 kcal/
( kg! ) ]。
混合冷凝器直径的大小要保证被冷凝的二次蒸
汽穿过冷凝器时不夹带液体。根据生产实际数据,
对于在压力为 9 . 8 ~ 19 . 6 kPa条件下工作的冷凝
器,可以取塔板自由截面上的蒸汽流速为 15 ~ 30
m / s , 以确定冷凝器直径。
混合冷凝器的高度应该使饱和蒸汽与冷却水之
间有足够的冷凝接触表面积, 使之完全冷凝。最常
用的混合冷凝器是带有圆缺塔板的液柱式冷凝器和
液膜式冷凝器。这种冷凝器中,冷却水自上而下,依
次由一块塔板流到下面一块塔板, 而被冷凝的二次
蒸汽则由下而上逐步被冷凝。由此可见,塔板数的
多少直接影响混合冷凝器的高度, 塔板数的确定是
混合冷凝器工艺计算的关键。
磷复肥生产所用的混合冷凝器大多设置 6块塔
板, 其他行业所用的混合冷凝器的塔板数有的较多。
塔板数该如何确定,笔者查阅了国内出版的一些书、
刊, 未见相关报道(大多是设定的 )。本文就混合冷
凝器塔板数的确定提出一种计算方法, 并进行分析、
探讨,供同仁参考。
2 计算方法
在混合冷凝器中,冷却水从塔上部第 1块塔板
上加入,二次蒸汽从塔下部最低的一块塔板下面进
入,逆流进行直接换热。冷却水温度自上而下经各
塔板后逐渐提高, 这就是本文介绍确定塔板数的准
则。
现以圆缺塔板为例,塔板的几何尺寸见图 1。
图 1 圆缺塔板几何尺寸...
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