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混合冷凝器塔板的工藝計算

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更新時間：2012-02-13
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混合冷凝器塔板的工藝計算
王暢
(中國石化集團南京工程有限公司,江蘇南京 211100)
摘要: 混合冷凝器結構簡單、造價低,安全可靠, 是化工裝置真空系統的常用設備, 但其塔板數在
工程設計中大多是設定的。介紹了圓缺塔板的工藝計算方法,指出各塊塔板所冷凝的蒸汽量差異很大,
第 1~ 3塊塔板的冷凝量超過二次蒸汽量的 85,并提出了一種簡化計算方法,供同仁參考。
關鍵詞: 混合冷凝器;圓缺塔板; 工藝計算; 簡化計算
中圖分類號: TQ051 . 61 文獻標識碼: B 文章編號: 1009- 1904( 2010) 03- 0001- 06
1 概述
混合冷凝器俗稱大氣冷凝器, 屬于氣液直接接
觸的換熱器,它被用來冷凝二次蒸汽。在磷復肥生
產中常被用在稀磷酸濃縮、磷酸銨料漿濃縮、硝酸磷
肥料漿濃縮過程中排出的二次蒸汽的冷凝, 濕法磷
酸生產中過濾系統的大氣冷凝器也屬于此列, 只不
過真空度不同而已。
混合冷凝器在化工裝置的真空系統中得到了廣
泛應用,是一種最簡單、最廉價的換熱器。它利用水
作為冷卻介質(直流水或循環水 ), 對其進行工藝計
算的目的,是在已知冷凝二次蒸汽所需的冷卻水用
量條件下,求出水被最大程度地加熱而需要在冷凝
器內安置的塔板數。
冷卻水用量由熱平衡方程式確定:
G = m i- t o c
t o - ti
( 1)
式中: G 冷卻水消耗量, 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 出冷凝器冷卻水溫度, ;
ti 進冷凝器冷卻水溫度, ;
c 水的質量熱容, kJ/ ( kg! ) [或 kcal/
( kg! ) ]。
混合冷凝器直徑的大小要保證被冷凝的二次蒸
汽穿過冷凝器時不夾帶液體。根據生產實際數據,
對于在壓力為 9 . 8 ~ 19 . 6 kPa條件下工作的冷凝
器,可以取塔板自由截面上的蒸汽流速為 15 ~ 30
m / s , 以確定冷凝器直徑。
混合冷凝器的高度應該使飽和蒸汽與冷卻水之
間有足夠的冷凝接觸表面積, 使之完全冷凝。最常
用的混合冷凝器是帶有圓缺塔板的液柱式冷凝器和
液膜式冷凝器。這種冷凝器中,冷卻水自上而下,依
次由一塊塔板流到下面一塊塔板, 而被冷凝的二次
蒸汽則由下而上逐步被冷凝。由此可見,塔板數的
多少直接影響混合冷凝器的高度, 塔板數的確定是
混合冷凝器工藝計算的關鍵。
磷復肥生產所用的混合冷凝器大多設置 6塊塔
板, 其他行業所用的混合冷凝器的塔板數有的較多。
塔板數該如何確定,筆者查閱了國內出版的一些書、
刊, 未見相關報道(大多是設定的 )。本文就混合冷
凝器塔板數的確定提出一種計算方法, 并進行分析、
探討,供同仁參考。
2 計算方法
在混合冷凝器中,冷卻水從塔上部第 1塊塔板
上加入,二次蒸汽從塔下部最低的一塊塔板下面進
入,逆流進行直接換熱。冷卻水溫度自上而下經各
塔板后逐漸提高, 這就是本文介紹確定塔板數的準
則。
現以圓缺塔板為例,塔板的幾何尺寸見圖 1。
圖 1 圓缺塔板幾何尺寸...

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