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大力发展汽液两相流疏水器自动液位调节阀,企业更加注重管路管径计算技术升级

2022/12/14 16:28:48 字体:  浏览 123

大力发展汽液两相流疏水器自动液位调节阀,企业更加注重管路管径计算技术升级

    大力发展汽液两相流疏水器自动液位调节阀,企业更加注重管路管径计算技术升级。值得关注的是汽液两相流疏水器自动液位调节阀是连云港市宏琦电力辅机有限公司工艺新装置制造生产销售的管道关键技术,工艺简单快捷,大大提升了产品的品质。
    如何发展提升汽液两相流疏水器自动液位调节阀加工工艺,提升该产品市场竞争力的重要手段,同时也是为了企业降成增效的重要途径。
    在化工装置中,蒸汽加热是常见的传热方式,其具有安全、可控、易得、传热效率高等优点,但是在蒸汽输送和被吸收潜热后不可避免产生冷凝水。这些冷凝水如不能及时排出蒸汽系统的话,会产生水锤、引起噪声,降低换热效率,严重时会破坏管路、腐蚀设备。蒸汽汽液两相流疏水器自动液位调节阀能自动迅速排除凝结水,防止蒸汽泄露,排除空气等不凝气,因此汽液两相流疏水器自动液位调节阀的选择及其相关管路的计算及布置在蒸汽换热系统设计中尤为重要。其中汽液两相流疏水器自动液位调节阀如何选择,相关管路的布置优化等时见报道,但是汽液两相流疏水器自动液位调节阀前后管道管径的计算鲜有人提及,在设计中大都选择一个经验流速粗略估算,在实际生产中出现噪音大、水锤、凝结水不能及时排出等问题。文章简单介绍了一种汽液两相流疏水器自动液位调节阀前后凝结水管道管径的计算方法,为化工工艺设计人员计算凝结水管径提供参考。
因此本文以典型的化工装置换热器疏水器为例,简单介绍一种汽液两相流疏水器自动液位调节阀前后管道管径的计算方法。假设某蒸汽换热器的加热蒸汽大用量为5t/h(已考虑安全系数),0.6MPaG的饱和蒸汽,出口为浮球式汽液两相流疏水器自动液位调节阀,凝结水至下游冷凝水回收装置,回收装置操作压力设定为0.1MPaG。凝结水蒸汽换热器汽液两相流疏水器自动液位调节阀管路设置如图1。
汽液两相流疏水器自动液位调节阀前管路的计算
汽液两相流疏水器自动液位调节阀前管路是指从换热设备冷凝水出口到汽液两相流疏水器自动液位调节阀之间的管道,由于设备和汽液两相流疏水器自动液位调节阀处的压力相同,蒸汽冷凝水靠重力流动,因此设备冷凝水出口和汽液两相流疏水器自动液位调节阀要有一定位差。汽液两相流疏水器自动液位调节阀前管路按照重力流计算,保证压降足够小以避免出现闪蒸。根据P.D.Hillsde的研究结果,重力流分为三种工况:满管流,按照单相流计算管径;自放空,管路中气体返回上游设备;气体夹带。
对于排凝结水系统,满管流是理想状态,其计算的是小管径。而气体夹带是设计要避免的工况。对于,二种工况,他定义了一个类似Frouds数的无量纲表观体积流量JLJL=4QL/πd2(gd)0.51-1其中:QL为体积流量,gpmd是管道内径,ing为重力加速度,32.18ft/s2管路要保证管路中为自放空状态,则要求JL<0.3,根据式1-1计算出来的管径为管路的小直径,在此基础上进行圆整,即为汽液两相流疏水器自动液位调节阀进口管路的直径。将例中数据代入,计算得出汽液两相流疏水器自动液位调节阀前管路管径3.193in,圆整至4in,即100mm。
汽液两相流疏水器自动液位调节阀后管路的计算
汽液两相流疏水器自动液位调节阀后凝结水因为压力下降会闪蒸出蒸汽,且随着管路沿途的阻力降不断产生二次蒸汽。在汽液两相流疏水器自动液位调节阀后管路的计算中如假设所有冷凝水都变成闪蒸气,计算得出的管径必然过大,虽然能满足凝结水的排放要求,但是造成不必要的浪费;若按水管计算,则得出的管径偏小,导致汽液两相流疏水器自动液位调节阀出口背压上升,影响图1
凝结水排放。因此,汽液两相流疏水器自动液位调节阀后管线要按照两相流进行计算,计算的依据是管道内流体流速小于腐蚀速率(要求流速低于15m/s),管道中流体的流型可大程度避免产生水锤,必要时计算管路压降进行验证。
先计算汽液两相流疏水器自动液位调节阀后凝结水的闪蒸量,假设汽液两相流疏水器自动液位调节阀后的凝结水进入封闭式回收装置,则汽液两相流疏水器自动液位调节阀出口压力=回收装置的操作压力+汽液两相流疏水器自动液位调节阀后管道阻力降+静压差,其中管道阻力降比较小,
对下游的压力影响不大,计算闪蒸量时忽略,则汽液两相流疏水器自动液位调节阀后的工艺数据可取该出口压力下的饱和凝结水和饱和蒸汽的工艺参数。按照能量平衡和物料平衡计算管道终端蒸汽的闪蒸量。
WL1HL1+WG1HG1=WL2HL2+WG2HG2 2-1WL1+WG1=WL2+WG22-2Fr和Fv的计算如下:Fr=[(VG2+VL2)/A]22-5其中,WL1、WL2为汽液两相流疏水器自动液位调节阀前、后液体的质量流量,kg/hFv=VG2G2+L22-6WG1、WG2为汽液两相流疏水器自动液位调节阀前、后气体的质量流量,kg/hHL1、HL2为汽液两相流疏水器自动液位调节阀前、后液体的焓,kJ/kgHG1、HG2为汽液两相流疏水器自动液位调节阀前、后气体的焓,kJ/kg按照《石油化工设计手册》五章中的Baker图和Grifith-Walls图来判断水平管和垂直管的流型。Baker图如下:图中By和Bx的计算如下:式中Fr:Froude数Fv:气相体积分率VG2:汽液两相流疏水器自动液位调节阀出口气相体积流量,m3/sVL2:汽液两相流疏水器自动液位调节阀出口液相体积流量,m3/sd:管道内径,mg:重力加速度两相流的流型要避免柱状流和活塞流,以免引起管道及设备的严重震动。以例中数据进行计算,汽液两相流疏水器自动液位调节阀前为0.6MpaG的饱和冷凝水,汽液两相流疏水器自动液位调节阀后为冷凝水回收装置操作压力与大位差之和取0.15MpaG,可得出:HL1、HL2分别为697kJ/kg、535kJ/kg;HG1、HG2分别为2763kJ/kg、2716kJ/kg;ρG2:1.36kg/m3;ρL2:937kg/m3;μL2:2.2x10-4Pa·s;σL2:0.053N/m先根据式2-1和2-2计算闪蒸气量,得出闪蒸气量为379kg/h,冷凝水量4621kg/h。从而得出:Fv:98.2%;VG2:0.077m3/s;VL2:0.0014m3/s。假设出口管径为80mm、100mm、150mm,将上述数据带入式2-3、2-4、2-5、2-6,分别得出By=15.0x103,Bx=10.9,Fr=223.8,Fv=0.98;By=9.6x103,Bx=10.9,Fr=91.7,Fv=0.98;By=4.3x103,Bx=10.9,Fr=13.4,Fv=0.98;查Baker图和Grifith-Walls图可知管径为80mm和100mm时水平管和竖直管中的流型都为环状流;管径为150mm时流型为柱状流。管路中气相流速分别为15.4m/s和9.9m/s,由此可知选择80mm的出口管时,流速已超过目标流速7.1*WA(ρG2ρL2)0.52-315m/s。为减少管路侵蚀,降低管路压降,保证汽液两相流疏水器自动液位调节阀的排水量,此出口管径选择100mm更优。B=2.1WL2*ρG2ρL2?0.5*μL20.332-4综上所述,汽液两相流疏水器自动液位调节阀进口管路管径按照重力流进行计算,要求管路尽量短,减少压损以避免凝结水在管路中闪蒸。汽液两相流疏水器自动液位调节阀式中By、Bx:Baker参数ρG2:汽液两相流疏水器自动液位调节阀后气相密度,kg/m3ρL2:汽液两相流疏水器自动液位调节阀后液相密度,kg/m3μL2:汽液两相流疏水器自动液位调节阀后液相粘度,Pa·sA:管道截面积,m2σL2:汽液两相流疏水器自动液位调节阀后液相表面张力,N/mGrifith-Walls图如下:后管路管径计算时要求流体的流速低于管道腐蚀速率,避免柱状流和活塞流,管路压降满足汽液两相流疏水器自动液位调节阀的排水量的要求。

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