- 化工設計概論(第二版)
- 楊秀琴 趙揚主編
- 8884字
- 2020-07-01 15:48:30
第三節 典型設備工藝設計與選型
設備計算與選型是在物料衡算和熱量衡算的基礎上進行的。其目的是決定工藝設備的類型、規格、主要尺寸和臺數,為車間布置設計、施工圖設計及非工藝設計項目提供足夠的設計數據。
由于化工過程的多樣性,設備類型也非常多。所以,實現同一工藝要求,不但可以選用不同的操作方式,也可以選用不同類型的設備。當單元操作方式確定之后,應根據物料平衡所確定的物料量以及指定的工藝條件(如操作時間、操作溫度、操作壓力、反應體系特征和熱平衡數據等),選擇一種滿足工藝要求而且效率高的設備類型。定型產品應選定規格型號,非定型產品要通過計算以確定設備的主要尺寸。
一、設備設計與選型的基本要求
化工設備是化工生產的重要物質基礎,對工程項目投產后的生產能力、操作穩定性、可靠性以及產品質量等都將起著重要的作用。因此,對于設備的設計與選型要充分考慮工藝上的要求;要運行可靠,操作安全,便于連續化和自動化生產,要能創造良好的工作環境和無污染;便于購置和容易制造等。總之,要全面貫徹先進、適用、高效、安全、可靠、省材、節資等原則。具體還要從分析技術經濟指標與設備結構要求兩方面加以考慮。
1.技術經濟指標
化工設備的主要技術經濟指標有單位生產能力、消耗系數、設備價格、設備的管理費用和產品總成本。
(1)生產能力 是設備單位體積(或單位質量或單位面積)上單位時間內能完成的生產任務。因此,設備的生產能力要與流程設計的能力相適應,而且,效率要高。通常設備的生產能力越高越好,但其效率卻常常與設備大小和結構有關。
(2)消耗系數 是生產單位質量或單位體積產品消耗的原料和能量,其中包括原材料、燃料、蒸汽、水、電等。一般來說,消耗系數越低越好。
(3)設備價格 直接影響工程投資。一般選擇價格便宜、制造容易、結構簡單及用材不多的設備,但要注意設備質量和生產效率。
(4)設備的管理費用 包括勞動工資、維護和檢修費用等。要盡量選用管理費用低的設備,以降低產品成本。
(5)產品總成本 是化工企業經濟效益的綜合反映。一般要求產品的總成本越低越好。實際上該項指標是上述各項指標的綜合反映。
2.設備結構要求
化工設備除了滿足上述要求之外,在結構上還應滿足下述各項要求。
①化工設備及構件應滿足強度與剛性的要求,達到規定的標準。
②設備的耐久性主要取決于設備被腐蝕的情況。一般化工設備的使用年限為10~20年,而高壓設備為20~25年。
③密封性對化工設備是一個很重要的問題,特別在處理易燃、易爆、有毒介質時尤為重要。要根據有毒物質在車間的允許濃度來確定它的密封性。
④在用材和制造上,要盡量減少材料用量,特別是一些貴重材料。同時又要盡量考慮制造方便,減少加工量,力求降低設備的制造成本。
另外,還要考慮方便安裝、操作及維修;考慮設備的尺寸和形狀與方便運輸等問題。
二、設備設計的基本內容
設備設計的基本內容主要是定型(或標準)設備的選擇、非定型(非標準)設備的工藝計算等。
(一)定型設備的選擇
定型設備的選擇除了要符合上述基本要求外,還要注意以下兩個問題。
首先,根據設計項目規定的生產能力和生產周期確定設備的臺數。運轉設備要按其負荷和規定的工藝條件進行選型;靜設備則要計算其主要參數,如傳熱面積、蒸發面積等,再結合工藝條件進行選型。設備選型可參照國家標準圖集或有關手冊和生產廠家的產品目錄、說明書等進行選擇。
其次,在選型時要注意被選用設備的備品(件)供應情況,選用的設備在生產能力上,若無完全相適宜的,則選用偏高一級的,并應兼顧生產的發展;在滿足工藝條件上考慮,也應從偏高一個等級的設備中選用。
(二)非定型設備的設計計算
對非定型設備的設計先通過化工計算、工藝操作條件要求,提出設備類型、材料、尺寸和其他一些工藝要求,由化工設備專業進行工程機械加工設計,由有關機械或設備加工廠制造。
下面以物料輸送設備和換熱設備為例介紹常見單元設備的選型和設計計算過程。
(三)物料輸送設備
化工廠或化工裝置在工藝流程上的各種物料、公用工程(水、氣、汽等)都需要輸送裝置,這些物料輸送設備品種多而且復雜。從化工設計角度來看輸送設備,可分為以下幾種。
①液體物料輸送設備。常規的設備為各種泵。
②氣體物料輸送、壓縮、制冷設備。常規的設備為風機、壓縮機、真空泵、制冷機等。
③固體物料輸送設備。常規的設備為各種給料機械設備、氣流輸送設備。
下面著重點介紹一下液體輸送設備。
化工廠中液體輸送采用較多的是泵,按泵作用于液體的原理可分為葉片式泵和容積式泵兩大類。葉片式泵是由泵內的葉片在旋轉時產生的離心力作用將液體吸入和壓出,容積式泵是由泵的活塞或轉子在往復或旋轉運動中產生擠壓作用將液體吸入和壓出。葉片式泵又因泵內葉片結構形式不同分為離心式(屏蔽泵、管道泵、自吸泵等)、軸流式和旋渦式,容積式泵也可具體分為往復式(活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、計量泵)和回轉式(齒輪泵、螺桿泵、滑片泵、液環泵等)。各種類型泵的基本特點見表2-8。
表2-8 各種類型泵的基本特點

泵也常按其用途命名,如水泵、油泵、鉆井泵、砂泵、耐腐蝕泵、冷凝液泵等;或附以結構特點命名,如懸臂水泵、齒輪油泵、螺桿泵、液下泵、立式泵、臥式泵等。
1.泵類型的確定
確定泵類型的首要依據是輸送物料的基本性質,物料的基本性質包括相態、溫度、黏度、密度、揮發性、毒性、與空氣形成爆炸性混合物的可能性和化學腐蝕性等。此外,選擇泵的類型時還要考慮生產的工藝過程、動力、環境和安全要求等條件,例如,是否長期連續運轉,揚程和流量是否變動,動力(電、蒸汽)的類型以及是否防爆車間等情況。
許多場合化工用泵所輸送的液體性質和一般清水泵不同,另外化工裝置還有要求具有長期連續運行的特點,所以除操作方便、運行可靠、性能良好和維修方便等一般要求外,在不同的情況下還有不同的特殊要求,簡單介紹如下。
①輸送劇毒和貴重的介質時,可采用密封性能可靠、完全無泄漏的屏蔽泵和磁力驅動泵。
②輸送腐蝕性介質時,應選用耐腐蝕泵。金屬耐腐蝕泵的過流部件的材質有普通鑄鐵、高硅鑄鐵、不銹鋼、高合金鋼、鐵及其合金等;非金屬耐腐蝕泵過流部件的材質有聚氯乙烯、玻璃鋼、聚丙烯、超高分子量聚乙烯、石墨、陶瓷、搪玻璃和玻璃等。可根據介質的特性和溫度范圍選用材質,一般來說,非金屬耐腐蝕泵的耐腐蝕性能優于金屬泵,但非金屬耐腐蝕泵的耐濕、耐壓性能一般比金屬泵差,非金屬耐腐蝕泵常用于流量不大且溫度和使用壓力較低的場合。
③輸送易汽化液體時應選用低溫泵。易汽化液體指沸點低的液體,如液態烴、液化天然氣、液態氧、液態氫等,這些介質的常壓沸點通常為-160~-30℃。
易汽化液體在常溫常壓下通常為氣態,只有在一定壓力和(或)低溫下才是液態,所以泵的入口壓力比較高,例如甲烷的液化條件為3MPa、-100℃,乙烯的液化條件為2MPa、-30℃,并且汽化壓力隨溫度變化非常顯著,一般當溫度變化±25%時,汽化壓力可變化±(100%~200%),同時介質的密度、比熱容、汽化熱等物性也發生相應變化。絕大部分的易汽化液體有腐蝕性和危險性,因此不允許泄漏,而且由于其易汽化,若有漏液,液體汽化吸熱極易造成密封部位結冰,因此,此類泵對密封要求很嚴。
④輸送黏性液體時要根據黏度的大小選泵,黏度大的液體、膠體或膏糊料可用往復泵,最好選用齒輪泵和螺桿泵。表2-9給出了不同類型泵的適用黏度范圍。
表2-9 不同類型泵的適用黏度范圍

①NPSHr是指必需的凈正吸入壓頭;
②NPSHa是指泵吸入管路所能夠提供的,保證泵不發生汽蝕,且在葉輪吸入口處單位質量液體所具有的超過汽化壓力后還有的富余能量。
⑤輸送夾帶或溶有氣體的液體時應選用容積式泵。泵輸送液體中的允許含氣量(體積分數)為,離心泵小于5%,旋渦泵為5%~20%,容積式泵為5%~20%。選用時不得超越,否則會產生噪聲、振動、腐蝕加劇甚至出現斷流現象。
⑥輸送含固體顆粒的懸浮液則宜用鉆井泵或隔膜泵,固體顆粒的存在使泵的揚程、效率降低,應按有關規定校核。
⑦輸送高溫介質時可考慮選用熱油泵。
⑧要求高吸入性能時,選用允許汽蝕余量小的泵,如液態烴泵、雙吸式離心泵。
⑨要求低流量、高壓頭且液體又無懸浮物、黏度不高時宜選用旋渦泵或多級離心泵。
⑩當持液量精度要求高時,可用計量泵。
輸送易燃易爆的液體時,選用蒸汽往復泵、水噴射泵或蒸汽噴射泵是很安全的;若采用電動泵輸送易燃易爆液體,則必須配用防爆電動機。
實際上,在選擇泵的類型時,往往不可能完全滿足各個方面的要求,應以滿足工藝和安全要求為主要目標,例如輸送鹽酸,防腐是主要要求;輸送氫氰酸時,防毒是主要要求,其他方面的要求(如揚程、流量)都要服從主要要求。
2.泵揚程和流量的確定
作為選泵的主要參數之一的流量,以物料衡算確定的流量值為基礎值。如果給出最大和最小流量,選泵時應按最大流量考慮;如果給出正常流量,考慮到操作中有可能出現的流量波動以及開車、停車的需要,應在正常流量值的基礎上乘以1.1~1.2的安全系數。
泵的揚程也是由工藝計算確定的,即由泵的布置位置、輸送距離和高度以及管路阻力確定。由于管道阻力計算常有誤差,而且在運行過程中管道的結垢、積碳也使管道阻力大于計算值,所以揚程也應采用計算值的1.05~1.1倍。
3.泵揚程和流量的校核
制造廠提供的泵的性能曲線或性能表一般是在常溫常壓下用清水測得的,若輸送的液體的物理性質與水有較大差異(例如輸送高黏度液體),則應將泵的性能指標流量、揚程用被輸送液體的流量和揚程的值替代,然后把工藝條件要求的流量和揚程與換算后的泵的流量和揚程比較,確定所選泵的性能是否符合工藝要求。
揚程和流量的校核方法參考化工手冊的有關章節。
4.泵的軸功率的校核
離心泵的軸功率計算公式為:
Ne=QHρg (2-23)
Ne=Nη (2-24)
式中 N——泵的軸功率,W;
Ne——泵的有效功率,W;
Q——泵的流量,m3/s;
H——泵的壓頭,m;
ρ——液體的密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/s2;
η——泵的效率。
從泵的軸功率的計算公式可以清楚地看出,軸功率受液體密度的影響。液體黏度因能影響泵的揚程、流量及泵的效率,所以間接地影響泵的軸功率。泵樣本上給定的功率是用水測得的,當輸送密度和黏度與水相差較大的液體時,須使用有關公式進行校正,重新算出泵的軸功率,用校正后的軸功率選擇配套電動機。如果泵的生產廠家已有配套電動機,則應根據校正后的軸功率確定是否向生產廠家提出更換電動機的要求。
5.泵的臺數和備用
對于泵的臺數,考慮一開一備是合理的,但如為大型泵,一開一備的配置并不經濟,這種情況下可設兩臺較小的泵供正常操作使用,另一臺同樣大小的泵備用。
一般來說,一些重要崗位、高溫操作或其他苛刻條件下使用的泵,均應設置備用泵,備用率一般取100%,而其他情況下連續操作的泵,可考慮采用50%的備用率。在連續操作的大型裝置中使用的泵應考慮較大的備用率。
6.離心泵安裝高度的校核
為避免發生汽蝕或打不上液體的情況,泵的安裝高度必須低于泵的允許吸上高度。為了安全起見,安裝高度應比計算出來的允許吸上高度低0.5~1m。因此,在泵的型號選定之后,要計算允許吸上高度的值,并核對泵的安裝高度是否合乎要求,若不符合安裝要求,則應降低泵的安裝高度或加大容器的操作壓力,使其達到要求。
7.泵輸送系統設計
在選定泵的操作特性、揚程和必需汽蝕余量之后,泵已經選型且準備訂購時,應對泵輸送系統的管線和設備的配置進行認真的校核設計,不僅使之能在正常操作條件下運行,而且要能適應泵的瞬變條件,如開泵、停泵、維修、更換等。
(1)泵的灌注系統 離心泵操作前,其殼內必須充滿液體。吸入口位置低于吸入容器液面時,灌注可以通過液位差實施,而對需往上吸入的泵,則需要設計灌注的裝置與管線。最簡單的灌注系統是在吸入管的底端安裝一個特殊的單向底閥,在泵停止工作時,避免液體從吸入管中放出。底閥并不能長期保持吸入管內的液柱,這樣就需要安裝一個入口灌注的管線,或設計一套能實施自灌注的系統。
(2)泵的最小流量 泵的功率是按給定的流量和揚程測定的,如流量降低,泵的效率下降,能量將轉變成熱;如果任憑能量降低,泵內流體可能被加熱,以至于汽化,形成汽蝕。因此,必須保持泵的運行中有一個最小流量。
最小流量往往應在泵的樣本或說明書中注明。如無此數據,可用簡單公式估算,即電動機的功率全部用來產生熱量,使最小流量的液體溫度升高達到最高允許溫升,而最高允許溫升在泵的樣本或銘牌上應有標注。
許多生產系統中流量可能發生變化,有時不論下游流量要求如何變化,總要求泵連續運轉,因此,就必須設計一個泵的回流管線。回流管線設計應力求簡單、方便和可靠,通常設計限流孔板、自動閥或電磁閥,根據流量和電壓差來控制回流的液量,使泵在正常流量范圍內運轉,防止溫升過高引起汽蝕。
(3)儲液池設計 要確定儲液槽的位量和尺寸大小。要使泵的性能處于最佳狀態,管線安排力求簡便,應在儲槽和管線安排上考慮留有泵檢修、拆卸、安裝的空間。
(四)換熱設備的設計與選用
在化工廠中傳熱設備占據著極為重要的地位,物料的加熱、冷卻、蒸發、冷凝、蒸餾等都要通過傳熱設備進行熱交換。通常在化工廠的建設中,熱交換器約占總投資的11%;約占煉油、化工裝置設備總重的40%。合理的選用和使用熱交換器,可節省投資,降低能耗。
1.傳熱設備的分類及性能比較
根據工藝用途可將傳熱設備分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器、再沸器、空冷器等。根據冷、熱流體熱量交換的方法,傳熱設備可分為:間壁式(參與換熱的兩流體不直接接觸)、直接式(參與換熱的兩種流體不相混溶,或允許兩者之間有物質擴散、相互接觸的場合)及蓄熱式(從高溫爐氣中回收熱量,以使預熱氣體至高溫狀態)三類,其中間壁式換熱設備是化工生產中使用最多的一類。
間壁式換熱器可分為管式換熱器(一般承壓能力高)及板式換熱器(一般承壓能力低)。表2-10列出了主要類型的換熱器性能的比較,設計時可作為選用換熱器類型的參考。
表2-10 主要類型的換熱器性能

注:1.各符號表示的意義是:○—好;△—尚可;×—不好。
2.單位傳熱量的金屬耗量以列管式換熱器等于1為基準。
2.換熱器設計的一般原則
換熱器設計的基本要求是,滿足工藝要求的傳熱面積,傳熱效率盡量高;滿足工藝操作條件,在長期連續運轉下不泄漏,維修清洗方便;流動阻力盡量小,滿足工藝布置的安裝尺寸等。
(1)流體流速的選擇 根據經驗,流體的流速范圍見表2-11。
表2-11 流體的流速范圍

對易燃易爆液體,設計上要考慮安全允許速度。
(2)流體的流程選擇 在換熱中哪一種流體走管內,哪一種流體走管外,這個問題受多方面因素的限制,一般選擇的原則如下。
①不清潔和易結垢的流體宜走管程,以便于清洗。
②流量小和黏度大的液體宜走管程,因管程易做成多程結構,可以得到較大的流速,提高給熱系數。
③腐蝕性液體宜走管程,以免管束和殼體同時受腐蝕。
④壓力高的流體宜走管程,這樣可以減小對殼程的機械強度要求。
⑤飽和蒸汽宜走殼程,因為流速對飽和蒸汽的冷凝給熱系數幾乎無影響,飽和蒸汽的冷凝表面又不需要清洗,在殼程流動易于及時排除冷凝水。
⑥被冷卻的流體宜走殼程,這樣可利用外殼向環境散熱,增強冷卻效果。
⑦有毒性的介質走管程,因為管程泄漏的概率小。
(3)換熱器兩端冷、熱流體溫差的取值 換熱器兩端冷、熱流體的溫差大,可使換熱器的傳熱面積小,節省設備投資。但要使冷、熱流體溫差大,冷卻劑出口溫度就要低,冷卻劑的用量大,增大了操作費用。所以,當換熱器中有一方流體是冷卻劑時,換熱器兩端冷、熱流體溫差的取值應考慮其經濟合理性,即要選擇適宜的換熱器兩端冷、熱流體溫差,使投資和操作費用之和最小。一般認為,采用下面所列的數值是比較經濟合理的。
①換熱器熱端冷、熱流體溫差應在20℃以上。
②用水或其他冷卻介質時,冷端溫差可以小些,但不要低于5℃。
③冷凝含有惰性氣體的流體時,冷卻劑出口溫度至少比冷凝液的露點低5℃。
④空冷器冷、熱流體溫差應大于15℃,最好大于20~25℃。
⑤用水為冷卻劑時,冷卻水進、出口溫度差一般取5~10℃,缺水地區用比較大的溫差,而水源豐富地區用比較小的溫差。
(4)壓力降的選擇 壓力降一般隨操作壓力不同有一個大致的范圍。壓力降的影響因素較多,但通常希望換熱器的壓力降在表2-12所列的參考范圍內。
表2-12 換熱器壓力降的大致范圍

(5)污垢熱阻的選擇 換熱器使用中會在壁面產生污垢,在設計換熱器時應充分考慮。由于目前對污垢造成的熱阻尚無可靠的公式,不能進行定量計算,一般參考經驗值,管殼式換熱器總污垢熱阻推薦值見表2-13。在設計時應慎重考慮流速和壁溫的影響。選擇過于大的安全系數,有時會適得其反,傳熱面積的安全系數過大,便會出現流速下降,自然的“去垢”作用減弱,污垢反會增加。
表2-13 管殼式換熱器總污垢熱阻推薦值

3.管殼式換熱器的設計和系列選用
(1)匯總設計數據、分析設計任務 根據工藝衡算的要求和工藝物料的特性,掌握物料流量、溫度和壓力以及介質的化學性質、物性參數等數據(這些數據可以從手冊中查到),還要掌握物料衡算和熱量衡算得出的有關設備的負荷、在流程中的地位、與流程中其他設備的關系等數據。這樣,換熱設備的負荷和它在流程中的作用就清楚了,即設計任務就明確了。
(2)設計換熱流程 換熱器的位置在工藝流程設計中已得到確定,在具體設計換熱器時應將換熱的工藝流程仔細探討,以利于充分利用熱量,充分利用熱源。
①設計換熱流程時,應考慮到換熱和發生蒸汽的關系,有時應采用余熱鍋爐,充分利用流程中的熱量。
②換熱中把冷卻和預熱相結合。有的物料要預熱,有的物料要冷卻,將二者巧妙結合,可以節省熱量。
③安排換熱順序。有些換熱情況,可以采用二次換熱或多次換熱,即不是將物料一次換熱,而是先將物料與一種介質換熱至一定的溫度,再與另一介質換熱,以充分利用能量。
④合理使用冷介質。化工廠常使用的冷介質一般是水、冷凍鹽水和要求預熱的冷物料,一般應盡量減少冷凍鹽水的使用場合,或減少冷凍鹽水的換熱負荷。
⑤合理安排管程和殼程的介質。以有利于傳熱、減少壓力損失、節約材料、安全運行及方便維修為原則,力求達到最佳選擇。
(3)選擇換熱器的材質 根據介質的腐蝕性能和其他有關性能,按照操作壓力、溫度、材料規格和制造價格綜合選擇。除了碳鋼(低合金鋼)材料外,常見的換熱材料還有不銹鋼、低溫用鋼(低于-20℃)、有色金屬如銅和鉛等。非金屬作換熱器的材質具有很強的耐腐蝕性能,常見的耐腐蝕換熱器材料有玻璃、搪瓷、聚四氟乙烯、陶瓷和石墨,其中應用最多的是石墨換熱器。近年來聚四氟乙烯換熱器也得到重視。此外,一些稀有金屬如鈦、鉭、鋯等在換熱器材質選擇上也被人們重視,雖然價格昂貴,但其性能特殊,能耐除氫氟酸和發煙硫酸外的一切酸和堿,鈦的資源豐富,強度好,質輕,對海水、氨水、氯水、金屬氯化物等都有很高的耐蝕性能,是不銹鋼無法比擬的,雖然價格高,但用材少,造價也未必高。
(4)選擇換熱器類型 根據熱負荷和選用的換熱器材質,選定某一種類型換熱器,見表2-9。
(5)確定換熱器中介質的流向 根據熱載體的性質、換熱任務和換熱器的結構,決定換熱器中介質的流向,有并流、逆流或錯流、折流幾種流動方式。
(6)確定和計算平均溫差 根據有關計算公式,確定平均溫差。
(7)計算熱負荷、流體對流傳熱系數 可用粗略估計的方法,估算管內和管間流體的對流傳熱系數。熱負荷可用熱量衡算方法求出。
(8)估計污垢熱阻并初算出總傳熱系數K 現在有各種工藝算圖,將公式和經驗匯集在一起,可以方便地求取傳熱系數K。在許多設計中,K常取經驗值。作為粗算或試算的依據,許多手冊、書籍中都羅列出各種條件下的經驗值,但經驗值所列的數據范圍較寬,作為試算,還可與K值的計算公式結果參照比較。
(9)計算總傳熱面積A 利用傳熱速率公式
很方便就能算出總傳熱面積A。
(10)調整溫度差再算一次傳熱面積 在工藝的允許范圍內,調整介質的進出口溫度,或者考慮生產的特殊情況,重新計算Δtm,并重新計算A值。
(11)選用系列換熱器型號 根據兩次或三次改變溫度算出的傳熱面積A,并考慮有10%~25%的安全系數裕度,確定換熱器的選用傳熱面積A。根據國家標準系列換熱器型號,選擇符合工藝要求和車間布置(立式或臥式、長度)的換熱器,并確定設備的臺件數。
(12)驗算換熱器的壓力降 換熱器的壓力降一般利用工藝算圖或由摩擦系數通過化學工程的公式計算。如果核算的壓力降不在工藝的允許范圍之內,應重選設備。
如果不是選用系列換熱器,則在計算出總傳熱面積時,按下列順序反復試算。
①根據上述程序計算傳熱面積A,或者簡化計算,取一個K的經驗值,計算出熱負荷Q和平均溫差Δtm之后,算出一個試算的傳熱面積A。
②確定換熱器基本尺寸、管長和管數。根據上條試算出的傳熱面積A,確定換熱管的規格和每根管的管長(有通用標準和手冊可查),再由A算出管數。
根據需要的管子數目,確定排列方法,可以確定實際的管數,按照實際管數可以計算出有效傳熱面積和管程、殼程的流體流速。
③計算設備的管程、殼程流體的對流傳熱系數。
④根據經驗選取污垢熱阻,見表2-13。
⑤計算該設備的傳熱系數。此時不再使用經驗數據,總傳熱系數按下式計算:
(2-25)
式中 RS1,RS2——管外、管內污垢熱阻系數,(m2·℃)/W;
b——管壁厚度,m;
α1,α2——管內、管間流體的對流傳熱系數,W/(m2·℃);
λw——管壁熱導率,W/(m·℃);
A1,A2,Am——管外、管內傳熱面積和管壁平均傳熱面積,m2。
⑥求實際所需傳熱面積。用計算出的K和熱負荷Q、平均溫差Δtm,計算出傳熱面積A計,并且在工藝設計允許范圍內改變溫度重新算出Δtm,重新計算A計。
⑦核對傳熱面積。將初步確定的換熱器的實際傳熱面積與A計相比,一般認為實際傳熱面積比計算值大10%~25%比較可靠。如若不然,則要重新確定換熱器尺寸、管數,直到計算結果滿意為止。
⑧確定換熱器各部分尺寸,驗算壓力降。如果壓力降不符合工藝允許條件,也應重新試算確定,反復選擇計算,直到完全合適時為止。
三、編制設備及裝配圖一覽表
對于非定型設備最后還要進行強度計算。有關壓力容器的強度計算的詳細內容可參閱有關壓力容器設計、化工設備及容器等方面的資料。
當設備選型和設計計算結束后,將結果匯編成設備一覽表,如表2-14所示。對主要設備繪制總裝配圖。圖上主要有視圖、尺寸、明細欄(裝配一覽表)、管口符號和管口表、技術特性表、技術要求、標題欄等。
表2-14 設備一覽表
