设?
石油化工设计2000,17(4)22~26
China Petrochemical Design
化工装置中並汽伴热
系的工艺竣计
孙洪波白元峰李欣平
(吉林化工工程公司,132021)
摘要:介绍一种简单实用的
蒸汽伴热系筅的工艺设计方法
关镜词:蒸汽伴热系统工艺设计
蒸汽伴管1蒸汽伴热系统的组成(见图1)
表1蒸汽伴管的有效长度
各种不同公称直径的伴管的最大
蒸汽压力有效长度,m
备注
Mpa(G)
38"1/2”3,4”1"~11/
边空秒、容
0.2~0.5
60
0.5-0.74060
物料管与伴管湿
伴热管
凝液收集
0.7~1.05075
8013~-150差大于的0℃选用
50m,小于80℃
选用130m
备用口
硫水羅
蒸汽分配管
凝液收集管
2蒸汽伴热系统的设计
伴管材料及规格
图1典型的蒸汽伴热系统
可用于伴管的管道有铜管、不绣钢管及碳钢管
三种。国外工程中多选用铜管和不锈钢管作为伴
(1)在适当的地方集中设置一个伴热蒸汽用分配管,这是因为国外的铜管及不锈钢的价格比较便宜,
管,以尽暈减少从主管引出的分支管。
且铜管易于弯曲及连接;碳钢管由于极易被腐蚀,国
(2)蒸汽冷凝液的回收,当回水管比较集中时,可外在蒸汽伴热系统中已很少使用。但目前国内的化
在便于操作的地方设一个凝液收集管,以减少总管工装置中还是常以碳钢管作为伴热管。
上的分支管。收集管应布置在满足伴管的有效伴热
蒸汽伴管常采用的规格:铜管:×1;碳钢(不
长度范围内。伴管的有效长度经验值见表1
锈钢)管:1/2"(DN15)、3/4"(DN20)、1"(DN25)。
收稿日期:2000-05-18。
作者简介:孙洪波,男,1989年毕业于吉林化工学院化学工程系,专业组组长,副主任τ程师。一直从事化工、IPG等项目
的设计工作。有论文及译著发表
. 7995-2004 1 inga 1ong/ang Opfica/ Disc Co., Atd. dll righs reserved.
第17卷
孙洪波等,化工装置中蒸汽伴热系统的工艺设计
2.2保温材料的选择(表2
图2是以保温层厚度50mm,导热系统为
表2按介质温度选择保温材料
0.0043Wh?K及风速0为基准条件,得出不同温
介质温度
材科名称
度下管线的热损失曲线。与此基准条件不同的情
常温~300
玻璃制品
常温-550
硅酸钙
况,需对从图2査到的热损失值按下述步骤修正。
35Q-600
岩棉及矿渣棉制品
当用不锈钢管作为伴热管时,保温材料的选择
要特别注意,要保证保温材料中不含氯离子或者氯
离子的含量控制在允许的范围内,因为氯离子的存
在对不锈钢管道有腐蚀作用,硅酸钙制品中含有氯
离子,在作不锈钢管道保温时应慎用。
B长语
2,3分配曾直径及连接管直径的确定
:180
以碳钢管、不锈钢管为例,根据以上公式求出S
值,然后依据表3选择。
S-4+2b+3c
式中,a采用1/2"作为伴管的根数
b一采用34"作为伴管的根数
温度减最低坏垝諴度、AT,C
采用1"作为伴管的根数
表3分配管及连接管直径的确定
图2热损失曲线
S值
分配管直径
连接管直径
根据已知条件从图2出
管线热损失Q:值
从图3查出对应保温层厚度的修正系数F1
12"(DN40
3"(DN80)
从图5中查出对应导热系数的修正系数F2
2.4收集管直径及连接管直径的确定(表4
从图6a~c中确定风速修正系数F
表4收集管和连接管直径的确定
算出修正的热损失Q2=Q1×F1XF2XF3
值分配管直径
连援管直径
按Q2值,用图8、9及表确定伴管尺寸及数量
"(DN25)
1"(DN25
112"(DN40)
112"(DN40
8…4
2(DN50
2"(DN50)
2.5蔡汽伴管的尺寸和數的确定
伴热系统中伴管的尺寸和数量主要依据是
管线内流体要保持的温度
最低环境温度及最高风速
伴热用的蒸汽饱和温度
苧道尺寸、
管线的保温厚度及保温材料的导热系统。
图3保温层厚度的修正系统F
通过确定上述条件,应用下列图表可快速得出
所需伴管的尺寸和数量(并能确定伴热过程中是否3设计实例
使用传热水泥)。
例1工艺条件
. 7995-2004 1 inga 1ong/ang Opfica/ Disc Co., Atd. dll righs reserved.
石油化工设计
第17卷
工艺管线内流体温度保持60℃伴热蒸汽压力:0.3MPa(G
最低环境蕰虔;-20℃
饱和蒸汽温度:132.9℃
年平均风速:4m/s
蒸汽冷凝热:2171.82kkg
工艺管线尺寸:DN
保温材料:玻璃棉
被伴热的工艺管线长度:50m保温厚度:50m
(1)求△T
01b等
△T1=(60+132.9)/2-(-20)=116.45℃
(2)从图2中查出热损失Q1值
Q1=86.4Ww/m
的叫
(3)从图3中査出保温层厚度对应的修正系数F
F1=1.0
(4)计算出工艺管线和伴管平均温度与设计的最
0.65
小环境温度的平均值T
0.4
0501001502002503U350400450
T"=[(60+132.9)/2+(-20)]2=38.2℃
保温温,℃
(5)利用图4a査出保温材料在T'温度下的导热
图43种常用保温材导热系数
系数K,K=0.036W/hm2·K(不同生产厂生产的保
温材料导热系数有所不同,最好按实际采用的保温
材料的导热系数值)。
(6)从图5中,査出K=0.036W/m2?K的修正系
基雅保温材料X=0.144
数F2=0.86
(7)利用图6b(因为风速4.5m/s与本题条件接
近)査出风速修正系数F3=1.037
(8)计算出修正过的热损失Q2
DGc00
Q2=Q1メF1×F2×F
0.075
=86.4メ1.0X0.86×1.037=77.05W/m
倸温材料导热条数式,WmK
(9)计算出△T2(蒸汽温度与工艺温度之差
图5导热系数的修正系数
△T2=132.9-60=72.9℃
图8中正交点处在远离单根38"铜管之下,且
(10)利用Q2值与ムT2值在图7、8中分别找出由于38规格不常用,而采用单根3/8"铜管作为伴
其正交点。
管的输出热量约为380W/m,明显高出所需要的热
(11)分析:图7中正交点处在单根5/8"的铜管之量77.05W/m。
上,单根3/4"铜管之下,所以单根34铜管即可满(12)结论。伴热管采