空冷器设备计算说明书.docx

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空冷器设备计算说明书

文件编号：

保密等级：

档案号：

NDLNG-MRC项目

HTRI软件设计空冷器工艺计算说明书

编写

校对

审核

耐德工业股份有限公司技术中心

2012-12-28

HTRI软件设计空冷器E-101

工艺计算说明书

一、HTRI软件简要介绍

HTRI软件是专门针对换热器的设计、校核而开发的，其涉及的换热器类型主要包括管壳式换热器、空气冷却器、板框式换热器等类型。

对于每一类型的模块，都包含有设计、模拟、校核三个方法类型。

二、E-101空冷器设备说明

E-101空冷器，即原料天然气一级压缩后的级间冷却器，主要保证进压缩机二级压缩前温度不过高，使其降为压缩机所适用的进口温度，从而降低压缩机的能耗和减少压缩机的一次性投资。

三、E-101设计计算步骤

1.设计

在HTRI软件中，设计类型是定义了换热器的大多数的几何结构和足够的工艺条件后，软件来计算需要的热负荷，然后计算其他缺少的几何结构、传热系数和压力降。

这一程序可以设计空气冷却器的管束长和宽、管长、管径、管间距、风机大小、电机功率等。

设计过程是交互式的，由我们来控制每一个几何参数的允许范围。

1.1设计条件

流量

温度（℃）

压力（KPa）

组份及组成（mol%）

污垢热阻m2/（K*W）

允许压降

热流

3.04kg/s

104/43.5

3200

甲烷

91.6

0.000172

70KPa

乙烷

5.32

丙烷

0.782

正丁烷

0.154

异丁烷

0.135

正戊烷

0.008

异戊烷

0.042

正己烷

0.026

氮气

0.86

二氧化碳

1.073

空气

32

89.19（据海拔高度计算）

0.000344

200Pa

1.2数据的输入

（1）确定热流的相态及冷热流污垢系数：

相态包括：

气相、液相、冷凝三个选项。

如下图：

污垢热阻

选择相态

（2）输入空冷器几何数据

包括：

1选择设计模块

2工艺流体条件：

热流流量、进出口温度、压力与允许压降；空气设计温度、海拔高度、空气侧允许压降。

3管束的基本参数：

管子类型、管子长度、管子内径、横向管间距、管子厚度、管程数

4管子翅片参数：

翅片密度、翅片高、翅根处厚，此步骤输入前及结果见图

此几何数据输入前及输入数据后结果如下图：

管程数

（3）热流体性质

包括物理性质和热性质，过程如下图示：

请选择此项项

热性质选择此选项

选择HYSYS数据包

选择物性方法PengRob

选择组份及填入摩尔分数

填入数据后点击此按钮，结果见下图

填入相关性质计算的压力、温度网格数据

出现下图点OK后点击运行按钮，此时物性参数已导入，此步骤结束

点击导入按钮

（4）设计选项

设计选项，需要设定哪些选项是可变化的，软件根据选择进行逐个数据计算得出最佳结论，一般选择管束宽度，此处也可不选择。

选择之后结果如下：

此处完成后，点击运行按钮，进行设计计算

1.3运行设计

运行后，显示如下结果：

当此处提示为无错误和警告后可保存

若此处提示无错误（即左侧RuntimeMessage前出现绿色），则可保存该文件去校核；若提示警告或错误（即左侧RuntimeMessage前出现黄色或红色），则应检查几何参数数据和物性数据（包括管子型式——直管和U型管、由于温度过高材料选择有误、物性参数温度压力网格界定太小等），修改后重复以上过程，直至提示无误。

切换到Design选项，对该算例点击右键保存。

如下：

此处右键进行保存

2.校核

打开前面保存好的文件，打开后显示如下图：

点击运行

此处自动为Rating

根据管束宽度选定接管数量并填入

出现以下结果：

包括空冷器的结构型式，大小，设计余量，冷热流体速度、温度分布，压降，换热系数，几何结构参数，风机相关数据等。

若校核后提示无错误和警告，并且设计余量在规定的范围内，则此空冷器初步设计结果就为此结果；若出现错误或警告提示，则需修改部分参数进行校订，直到出现上述情况。

一般根据压降、设计余量等数据调整管长、管心距、管排数、管程数、空气迎面风速等，使压降和设计余量达到理想值。

（设计余量为0至10%）

此图为所有的结果

以下为部分结果截图：

此图为管束相关数据：

此图为空冷器大致结构：

3.结论

E-101空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片直管

热负荷，KW

443.53

有效平均温差，℃

28.1

换热面积（翅片管/光管），m2

810.735/42.408

换热系数，W/（m2*K）

21.42

设计余量

9.94%

管束长×宽（L×B），m

4.5×2.25

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/4

管数

162

空气质量流量，kg/s

31.625

管外径/管间距，mm

19/54

管厚，mm

2

翅高/翅根厚，mm

12.5/0.4

翅化比

19.1176

翅片效率

83.6%

迎面风速，m/s

3.07

热流进出/口速度，m/s

11.47/9.45

进口接口数量/直径（mm）

2/50

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

43.757/75.22

风机数量/直径（m）

2/1.8

风机功率，KW

2.25

风机效率

65%

四、其他空冷器设计工艺说明书

因运用HTRI软件设计校核空冷器步骤与E-101的步骤一致（唯一不同的是，若是冷凝，则管子型式需要选择

U型管，如下图所示），所以在此不一一列出其过程，现将结果一一列出，见下表。

此处选择U型管

表一：

E-102——原料天然气二级压缩空冷器

E-102空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片直管

热负荷，KW

500.929

有效平均温差，℃

28.1

换热面积（翅片管/光管），m2

1070.30/40.022

换热系数，W/（m2*K）

17.215

设计余量

3.38%

管束长×宽（L×B），m

4.5×2.25

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/4

管数

154

空气质量流量，kg/s

31.429

管外径/管间距，mm

19/56

管厚，mm

2

翅高/翅根厚，mm

16/0.4

翅化比

26.7429

翅片效率

75.2%

迎面风速，m/s

3.05

热流进出/口速度，m/s

5.94/4.64

进口接口数量/直径（mm）

2/50

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

21.816/77.82

风机数量/直径（m）

2/1.8

风机功率，KW

2.29

风机效率

65%

表二：

E-301——脱碳气空气冷却器

E-301空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片U型管

热负荷，KW

51.898

有效平均温差，℃

12.4

换热面积（翅片管/光管），m2

142.174/8.228

换热系数，W/（m2*K）

30.056

设计余量

1.70%

管束长×宽（L×B），m

3×1

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/2

管数

35

空气质量流量，kg/s

11.353

管外径/管间距，mm

25.4/54

管厚，mm

2.5

翅高/翅根厚，mm

12.5/0.4

翅化比

17.2801

翅片效率

84.8%

迎面风速，m/s

3.72

热流进出/口速度，m/s

10.49/10.90

进口接口数量/直径（mm）

1/50

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

73.929/107.84

风机数量/直径（m）

2/0.9

风机功率，KW

1.26

风机效率

65%

表三：

E-206——贫胺液空冷器

E-206空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片直管

热负荷，KW

89

有效平均温差，℃

13.2

换热面积（翅片管/光管），m2

815.43/42.6533

换热系数，W/（m2*K）

8.519

设计余量

3.39%

管束长×宽（L×B），m

4.5×2.25

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

4/4

管数

162

空气质量流量，kg/s

31.625

管外径/管间距，mm

19/54

管厚，mm

2

翅高/翅根厚，mm

12.5/0.4

翅化比

19.1176

翅片效率

83.8%

迎面风速，m/s

3.07

热流进出/口速度，m/s

0.54/0.55

进口接口数量/直径（mm）

1/50

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

16.656/72.49

风机数量/直径（m）

2/1.8

风机功率，KW

2.18

风机效率

65%

表四：

E-204——C-202解析气冷却空冷器

E-204空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片U型管

热负荷，KW

257.988

有效平均温差，℃

37.2

换热面积（翅片管/光管），m2

384.327/16.016

换热系数，W/（m2*K）

19.486

设计余量

7.89%

管束长×宽（L×B），m

4.5×1.5

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/2

管数

46

空气质量流量，kg/s

25.051

管外径/管间距，mm

25/62

管厚，mm

2.5

翅高/翅根厚，mm

16/0.4

翅化比

24

翅片效率

78.3%

迎面风速，m/s

3.64

热流进出/口速度，m/s

26/12.5

进口接口数量/直径（mm）

1/150

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

9/85.8

风机数量/直径（m）

2/1.385

风机功率，KW

2.26

风机效率

65%

表五：

E-302——脱水再生塔再生气空冷器

E-302空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片直管

热负荷，KW

384.756

有效平均温差，℃

57

换热面积（翅片管/光管），m2

628.208/36.082

换热系数，W/（m2*K）

10.787

设计余量

0.35%

管束长×宽（L×B），m

4.5×1.5

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/4

管数

104

空气质量流量，kg/s

16.446

管外径/管间距，mm

25/54

管厚，mm

2.5

翅高/翅根厚，mm

12.5/0.4

翅化比

17.4107

翅片效率

50.1%

迎面风速，m/s

2.39

热流进出/口速度，m/s

3.13/1.63

进口接口数量/直径（mm）

1/50

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

5.253/96

风机数量/直径（m）

2/1.3

风机功率，KW

1.42

风机效率

65%

表六：

E-501——MR一级压缩空冷器

E-501空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片U型管

热负荷，KW

2688.74

有效平均温差，℃

23.4

换热面积（翅片管/光管），m2

4661.29/269.749

换热系数，W/（m2*K）

26.227

设计余量

6.52%

管束长×宽（L×B），m

10.5×3

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/6

管数

327

空气质量流量，kg/s

119.203

管外径/管间距，mm

25.4/54

管厚，mm

2.5

翅高/翅根厚，mm

12.5/0.4

翅化比

17.2801

翅片效率

83.8%

迎面风速，m/s

3.72

热流进出/口速度，m/s

15.83/12

进口接口数量/直径（mm）

2/150

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

61.3/231.72

风机数量/直径（m）

3/2.7

风机功率，KW

15.3

风机效率

65%

表七：

E-502——MR二级压缩空冷器

E-502空冷器设备工艺数据表

型式

鼓风式、高翅片U型管

热负荷，KW

3094.639

有效平均温差，℃

23.3

换热面积（翅片管/光管），m2

7488.22/313.445

换热系数，W/（m2*K）

19.437

设计余量

9.37%

管束长×宽（L×B），m

10.5×4.5

跨数

1

管束数/跨

1

管程数/管排数

2/6

管数

387

空气质量流量，kg/s

178.805

管外径/管间距，mm

25/67

管厚，mm

2.5

翅高/翅根厚，mm

16/0.4

翅化比

23.8901

翅片效率

77.2%

迎面风速，m/s

3.72

热流进出/口速度，m/s

4.2/2.78

进口接口数量/直径（mm）

2/100

管侧/空气侧压降（KPa/Pa）

34.662/170.71

风机数量/直径（m）

2/3.6

风机功率，KW

28.13

风机效率

65%

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