高温高压铝制板翅式换热器设计.pdf

一■论文广场石油和化工设备
一年第卷
高温高压铝制板翅式换热器的设计
梁维好,王明志,孔翔
杭州杭氧股份有限公司,浙江杭州
摘要介绍了高温高压板翅式换热器的设计特点,阐述了高温高压工况下,在不超过铝材使用温度时,只要对板翅式换热器进
行合理的结构设计和材料选用,同样可以用来替代管壳式换热器,缩小设备体积,满足装置大型化的工艺流程要求。
关键词高温高压;铝制板翅式换热器;结构设计;材料选用;设计
铝制板翅式换热器可在℃到绝对零度的温应力比常温时大大减小,在℃时达到材料的应
度区域内工作,特别适合低温工况,其结构紧凑力极限,这时大部分铝材的许用应力不及常温下
轻巧, 传热效率高,具有二次换热面积, 比表面的% 板翅式换热器各主要铝材在不同温度下的
积可达~/,跑冷损失少,经济指标许用应力见表。由于高温下材料的许用应力降
高,可多股流最多可达股同时进行换热, 低,导致板翅式换热器的承压能力随之下降。虽
具有高效节能的优点。板翅式换热器广泛应用于然在高温高压工况下,管壳式换热器的适用优势
空气分离、乙烯、丙烯等烯烃、天然气处理、液明显,但装置大型化后,由于其单位体积内换热
化天然气、液氮洗等领域的低温分离装置中。面积小,造成设计的换热器体积庞大, 占地面积
随着化工装置的大型化发展和化工工艺的高大,制造难度大,投资成本随之增加。由于板翅
温、高压化趋向,高温、高压换热器越来越多地式换热器是一种结构紧凑的高效换热器,相同负
被广泛使用。此类换热器一般以管壳式换热器居荷下体积小、成本低,具有管壳式换热器许多无
多,铝制板翅式换热器十分罕见。这是因为,用法比拟的优点,设计时只要进行合理的结构设计
来制作换热器的铝材在常温或低温下虽能保持良和材料选用,板翅式换热器同样可以用于高温高
好的材料性能,但随着温度的升高,材料的许用压工况下。现以国内某乙烯项目的甲烷冷却器为
应力逐步降低,特别是在℃以上,材料的许用例,阐述高温高压板翅式换热器的设计。
表各主要铝材在不同温度下的许用应力
材料牌号在下列温度℃下的许用应力
一~ ℃℃℃℃℃






换热器设计参数换热器为逆流换热形式,由于工作时甲烷进
口温度有可能出现温度瞬间上升到一百多摄氏度
热流体:介质为甲烷,设计压力.,进
的情况,故热流体的设计温度最终取为℃。由
口工作温度℃,出口工作温度℃,设计温度
于假设温度的提高,极端情况下,换热器热端冷
℃,传热系数/·;
热流体的温度分别为.℃和℃,经过简化传
冷流体: 介质为三元冷剂, 设计压力
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. :⋯⋯.‘
.,进口工作温度℃, 出口工作温度作者简介:梁维好一,男,广东封开人,年毕业于
.,设计温度℃,传热系数/.。上海理工大学制冷与低温专业,工程师。现在杭州杭氧股份有限公
司石化工程公司从事冷箱及换热器研发工作。
第期梁维好等高温高压铝制板翅式换热器的设计一一
热模型,由以下公式求解得到热端芯体金属温度而衡量翅片承压能力的重要指标是翅片的爆破试
约为.℃左右。验压力。在同等翅片参数条件下,平直型翅片承
—压能力最