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关于空气冷却塔(空冷塔)的设计,核心需要抓住传热传质耦合计算和填料选型两大块。根据实际项目经验,按这几个步骤走比较稳妥:
1)确定工艺参数
- 进气温度(通常100-130℃)、压力(0.5-0.6MPaG)
- 处理气量(Nm/h)和允许压降(一般<5kPa)
- 循环水进口温度(夏季工况取极端值)
- 要求出口空气温度(通常比水温高2-3℃)
2)选填料类型
优先考虑规整填料(如Mellapak 250Y),比表面积大(250m/m)、压降低。散堆填料(如鲍尔环)容易积水,在低温段可能结冰
3)塔径计算
用泛点气速法:先算气相动能因子F-factor(F=Ug√ρg,Ug为表观气速,ρg为气体密度),控制在0.6-1.2 Pa^0.5范围。比如某案例处理量50000Nm/h,塔径做到3.6m左右
4)塔高确定
根据传质单元数(HTU)和传质单元高度(NTU)计算。经验值:每米填料可降温8-12℃。常规空冷塔总高在15-20米区间,分两段设计(下段用不锈钢填料,上段可用聚丙烯材质)
5)循环水量核算
水气比控制在0.8-1.2 kg水/Nm空气。注意水温升高不超过10℃,防止结垢
参考资料建议:
- 《深冷技术》杂志历年论文(专门报道空分装置案例)
- 杭氧/林德等厂商的填料塔设计手册(有具体选型表)
- HTRI的Air Cooled Heat Exchangers设计模块(做传热校核)
- 《化工单元操作课程设计》第4章(有填料塔详细计算案例)
- 国标GB/T 18442.6-2019《空分设备用塔器技术条件》
特别提醒三个易错点:
1)冬季防冻:顶部要留3-5℃过热度,必要时设电伴热
2)液体分布器选型:建议用槽式分布器,分布密度>200点/m
3)压差控制:设置压差联锁(>8kPa报警),预防填料堵塞
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