A solution to the problem of low efficiency of steam condensation and subsequent cooling of vinyl chloride condensate in a shell-and-tube apparatus is considered
shell-and-tube condenser, reconstruction of the heat exchanger
В работе [1] рассматривается вариант решения проблемы низкой эффективности конденсации пара и последующего охлаждения конденсата винила хлористого в горизонтальном двухходовом кожухотрубчатом теплообменнике. При расчетном давлении 2,2 МПа температура насыщенных паров, поступающих в конденсатор, составляет 230 оС. После конденсации жидкость охлаждается до 40 оС. В качестве холодного теплоносителя в конденсаторе используется оборотная вода, температура которой изменяется от 20 до 35 оС.
В результате поверочного расчета общая площадь поверхности теплообмена, необходимая для конденсации и последующего охлаждения паровой смеси в двухходовом аппарате составила F2общ= 316 м2. При этом фактическая площадь поверхности конденсатора составляет Fфакт= 208 м2, т.е. существует дефицит теплообменной поверхности.
Для устранения выявленных проблем предложено увеличить число ходов по трубам с 2 до 4. По результатам теплового расчета четырехходового исполнения конденсатора требуемая поверхность теплообмена составила F4общ= 206 м2 и запас поверхности ΔF = 2 м2 или 1 %.
Широко применяемый интегральный метод расчета тепловых и гидравлических характеристик не учитывает особенностей сложной гидродинамической обстановки в реальном аппарате, поэтому может привести к значительным погрешностям [2]. Полученный запас поверхности теплообмена в 1 % недостаточен, поэтому нами был выполнен расчет аппарата с шестью ходами по трубному пространству, результаты которого, в сравнении с двух- и четырехходовым исполнением, представлены на рисунках 1, 2.
Значения коэффициентов теплоотдачи от горячего теплоносителя составили:
– для пара, конденсирующегося в трубном пространстве
– для конденсата в зоне охлаждения
Коэффициенты теплопередачи для зон конденсации и охлаждения для шестиходового конденсатора соответственно составили:
Требуемая для конденсации и последующего охлаждения заданного количества паровой смеси площадь поверхности теплообмена шестиходового аппарата составила 
= 175 м2. Полученное значение не превышает фактической площади поверхности, запас поверхности ΔF = 33 м2 или 19 %.
|
число ходов |
число ходов |
|
Рисунок 1 – Зависимость коэффициентов теплоотдачи |
Рисунок 2 – Зависимость коэффициентов теплоотдачи |
Таким образом, по результатам расчетов можно сделать вывод, что изменение числа ходов паровой смеси по трубному пространству с 2 до 6 является рациональным вариантом реконструкции аппарата. Такая модернизация не потребует существенных материальных затрат и позволит решить актуальную для предприятия проблему.
1. Scherbin, S.A. Opredelenie ekspluatacionnyh zatrat na kozhuhotrubchatyy teploobmennik / S.A. Scherbin, A.A. Glotov // Sbornik nauchnyh trudov AnGTU. – 2020. – № 17. – S. 140-144.
2. Ul'yanov, B.A. Raschet teploobmennyh apparatov / B.A. Ul'yanov, V.Ya. Badenikov, B.I. Schelkunov, K.Yu. Patrushev. – Angarsk : AGTA, 2001. – 220 s.
