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1、冷却器管程数对冷却水流量的影响问题的提出：某化工企业一真空精馏塔的塔顶冷凝器是一 4 管程列管式换热器，传热面积有 600m2， 价值二十多万元， 在装置开车后始终不能达到预计的传热速率， 导致精馏塔塔压偏高， 影响 正常操作。工厂考虑重新设计制造一个面积更大的换热器。分析：化工过程一般都需要在一定的温度、 压力下进行， 换热器是使流体达到指定温度的最常 用设备，传热过程在生产中应用十分普遍。传热过程中有两个最重要、最基本的方程式：WCp/ t=W2Cp T 1q=KAA t m- 2式中W、W冷热流体的质量流量，Kg/S;Cp 1、Cp2冷热流体的比热容，J/Kg K;t、 T冷热流体的进出
2、口温度差，K ；q换热器的传热速率，J/S ;K-传热总系数，W/m K;A换热器的传热面积，2 m;tm传热平均温度差，K。方程1 是传热过程的热量衡算式， 反映了传热过程中的热量平衡问题，属于传热热力学范畴； 方程 2 是传热过程的传热速率方程式， 反映了热过程中的传热速率问题， 属于传热动 力学的范畴， 我们不论在研究讨论传热问题时， 还是在进行传热设计或操作时都不仅要同时 关注这两个方面， 而且要将遇到的问题进行分析分类， 看其到底是属于热力学的范畴， 还是 属于动力学的范畴，做到这一点可帮助我们尽快找到问题的症结，采取有效措施解决问题。 从这一点出发， 我们首先对运行的换热器进行了认
3、真仔细的分析研究， 然后在现场进行观察， 发现其冷却水的出口温度高达 50C以上，远远超出了 42 C的正常指标。运用上述观点可以 确定这里涉及的是传热热力学问题， 即热量平衡问题： 冷却水水量偏小， 无法将热量及时移 走，冷却水的出口温度升高，也降低了传热推动力，减慢了传热速率，导致塔顶蒸汽不能全部冷凝， 部分进入蒸汽喷射泵， 增加了蒸汽喷射泵的抽汽量， 同时增大了物料蒸汽在管内流 动阻力，造成塔压升高。采取措施：找到原因后我们便在增加冷却水水量上做文章。 该换热器是一冷却水走管程， 管程数为 4 程的列管式换热器，经核算我们重新布置了换热器两封头内的分程隔板，将冷却水的管程 数从 4 程减
4、为两程， 并在出口管线上加装阀门控制水量， 防止水量增加太多干扰其它换热器 的正常工作。改造完成，水量明显上升，冷却水的出口温度大大降低，传热速率加快，换热 情况大幅度改善， 精馏塔顶压力马上达到正常值。 在花很少费用的情况下， 改造取得了圆满 成功。这里减少了冷却水的管程数，提高了冷却水的供应量，降低了冷却水的出口温度，从 而增大了传热推动力， 加快了传热速率。 而一般认为在传热设计中， 我们可以增加冷却水在 换热器中的管程数，以增大冷却水的流速，强化传热，增大传热总系数K。怎样解释这一问题呢？我们知道， 循环冷却水是化工装置的重要公用工程， 而其上下水压力除了与循环冷却 水装置的设计有关外， 还受循环水管网运行状态的影响， 上下水压差即冷却水通过换热器的 压差是所有冷却器对循环冷却水管网共同作用的总体结果，是一个相对确定的指标。这样， 在冷却水通过冷却器压差一定的情况下，增加冷却水的管程数反而会减少冷却水的供应量， 使其出口温度升高， 不利于传热的进行， 但在冷却水水量一定的情况下， 增加冷却水的管程 数则可提高流速，强化传热。结论：在换热器的设计中，增加管程数是否有利于传热的进行，关键要看前提，如果水量 定，增加程数则有利于传热；反之，如果压差一定，增加程数则不利于传热。