螺旋折流板替代弓形折流板

螺旋折流板替代弓形折流板国德文󰀁仪秀华󰀁王艳玲(大庆石油化工机械厂)󰀁󰀁摘要:通过对螺旋折流板和弓形折流板的结构特点的比较分析,证明螺旋折流板换热器具有降低介质流动阻力、增加传热效率和减震等优点。以广西石化炼油工程常减压蒸馏装置的换热器设计为例,给出了螺旋折流板几何尺寸的计算方法。关键词:螺旋折流板;换热器设计;计算󰀁󰀁在以往的管壳式换热器的设计中,主要采用弓形折流板结构,这种结构具有简单可靠、适应性强及加工制造方便等特点,在石油化工企业得到了广泛应用。但随着石化工业的发展,如何进一步提高管壳式换热器的性能一直是石化企业所关注的问题,特别是在提高壳程侧的传热效率方面更是人们关注的重点。进入本世纪以来,国内采用一种新型高效螺旋折流板换热器的企业逐渐增多,这方面的问题有了很好的解决。近年来,大庆石油化工机械厂也经常采用螺旋折流板替代弓形折流板来设计管壳式换热器。2007年末,在承接的广西石化1000󰀁104t/a炼油工程第一联合装置常减压蒸馏装置几十台套的管壳式换热器设计中,全部采用螺旋折流板替代弓形折流板。1󰀁螺旋折流板的特点螺旋折流板换热器的折流板为准扇形。与壳体横截面有一定的安装倾角,其在壳体横截面上的投影刚好为1/4圆面;根据折流板间距所需要的若干个螺旋折流板与管束轴线以某一角度呈连续螺旋状排列(见图1)。

图1󰀁壳体内螺旋折流板排列图从图1中可以看出,在1个螺旋节距长度上四象限轴向等距依次安装4个螺旋折流板,用定距管定位,形成螺旋状。这种螺旋折流结构使介质以管束轴线为轴螺旋向前流动,流体的流动没有滞止死区,整个管束的换热管表面基本上都成为有效传热面,螺旋通道的曲率比较均匀,流体在设备内流动没有大的换向,总的阻力小,可防止流动诱导振动,因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。介质流速比弓形折流板换热器高,污垢不易沉积其中,即该种换热器有自身清洗作用。2󰀁螺旋折流板的尺寸计算螺旋折流板的形状类似扇形,由1个等腰三角形和1个椭圆曲线边的弓形组成,其安装后在壳体横截面上的投影为由1个等腰三角形和1个弓形组成扇形(见图2),即1/4圆面。

图2󰀁螺旋折流板在壳体横截面上的投影示意图当螺旋折流板安装倾角为󰀁时,其椭圆曲线边为一个椭圆的一部分,该椭圆由以与壳体横截面夹角为󰀁的平面切割圆柱体而得到(见图3)。

图3󰀁螺旋折流板在壳体内安装方位示意图40󰀁󰀁油气田地面工程第27卷第6期(2008󰀁6)󰀁󰀁西南成品油管道工程线路施工图选定线设计眭峰󰀁霍晓蕾(江苏油田设计院)夏智心(大庆油田工程有限公司)󰀁󰀁摘要:西南成品油管线所穿越的西南三省线路的综合设计施工难度极大,线路部分占管道工程总投资的60%~70%以上,做好线路工程设计是控制工程投资、方便施工和保证管道安全的关键。根据初步设计所确定的线路路由,采用1󰀁5万地图及定位设备,现场实地选出具体的一条线路,每公里定1、2个控制桩,对于穿跨越河流、铁路及公路的两侧,区县级行政区域分界线两侧,复杂地段均加设控制桩。对于初步设计确定的线路无法走通段,结合线路总体走向重新选线。关键词:成品油;长输管道;施工;设计󰀁󰀁西南成品油管道以茂名为起点,经过广东、广西、贵州、云南四省区至终点昆明,全长1740km,总投资35亿元,设计能力为年输油1000󰀁104t,是目前国内距离最长、站场最多、工艺技术最复杂、施工难度最大的成品油长输管道。管线所穿越的西南三省线路的综合设计施工难度极大,线路部分占管道工程总投资的60%~70%以上,做好线路工程设计是控制工程投资、方便施工和保证管道安全的关键。根据初步设计所确定的线路路由,采用1󰀁5万地图及定位设备,现场实地选出具体的一条线路,每公里定1、2个控制桩,对于穿跨越河流、铁路及公路的两侧,区县级行政区域分界线两侧,复杂地段均加设控制桩。对于初步设计确定的线路无法走通段,结合线路总体走向重新选线。其间沿线反复走了多次,谨慎对待每个桩点的设定,为施工图设计及施工便利打下良好的基础。1󰀁线路优化根据现场实际情况局部优化初步设计所确定的线路,例如桩5Z357~桩5Z343间管线通过永宁大冲沟2个线路方案的确定,通过卫星图片及地图了螺旋折流板尺寸可由该椭圆所确定的椭圆方程求得(见图4)。

图4󰀁螺旋折流板在椭圆上位置坐标示意图从图4中可以看出螺旋折流板尺寸参数A、R与其投影图上对应尺寸参数相等;其中弦高A按A=Rcos45󰀁计算,椭圆长轴2P按2P=2R/cos󰀁,即P=R/cos󰀁计算。其中P为椭圆长半轴长度(mm);R为圆柱体半径(mm),即椭圆短半轴长度;󰀁为螺旋折流板安装倾角(󰀁)。设螺旋折流板椭圆曲线边上任意点(Z1,Y1),当Y1=A时,由椭圆方程Z2/P2+Y2/R2=1可以得出此时的Z1值:Z1=P2(1-A2/R2)(mm)󰀁󰀁则螺旋折流板的弦长C为:C=2Z1=2P2(1-A2/R2(mm)󰀁󰀁螺旋折流板的边长S为:S=A2+(C/2)2(mm)󰀁󰀁螺旋折流板的扇形角󰀁为:󰀁=2arcsin(C/2S)3󰀁设计计算实例以广西石化常减压蒸馏装置闪底油-减压渣油换热器为例,该螺旋折流板换热器公称直径为1400mm,折流板外圆投影直径D=1392mm,则半径R=696mm;经工艺计算确定螺旋节距为280mm,则螺旋折流板间距为70mm,要求安装倾角󰀁=6󰀁,该换热器螺旋折流板几何尺寸如下:弦高A=492mm,椭圆长半轴P=700mm,计算螺旋折流板的弦长C=990mm,计算螺旋折流板的边长S=698mm,计算折流板的扇形角󰀁=90󰀁33󰀁。(栏目主持󰀁张秀丽)41󰀁󰀁油气田地面工程第27卷第6期(2008󰀁6)󰀁󰀁