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再沸器工艺设计

再沸器工艺设计. 一 . 再沸器的类型和选择 立式 ： 热虹吸式 强制循环式 卧式： 热虹吸式 强制循环式 釜式再沸器 内置式再沸器. 立式热虹吸： ▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 ▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。 ▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。 ▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。. 卧式热虹吸： ▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 ▲占地面积大， 传热系数中等， 维护、清理方便。

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再沸器工艺设计

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  1. 再沸器工艺设计 一. 再沸器的类型和选择 立式 ：热虹吸式 强制循环式 卧式： 热虹吸式 强制循环式 釜式再沸器 内置式再沸器

  2. 立式热虹吸： ▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 ▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。 ▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。 ▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

  3. 卧式热虹吸： ▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。 ▲占地面积大，传热系数中等，维护、清理方便。 ▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

  4. 强制循环式： ▲适于高粘度、 热敏性物料， 固体悬浮液和 长显热段和 低蒸发比的 高阻力系统。

  5. 釜式再沸器： ▲可靠性高， 维护、清理方便。 ▲传热系数小， 壳体容积大， 占地面积大， 造价高， 易结垢。

  6. 内置式再沸器： ▲结构简单。 传热面积小， 传热效果不理想。

  7. 二 . 立式热虹吸式再沸器管内流体的受热分析 • 釜内液位与再沸器上管板平齐 • 管内分两段： • LBC——显热段 • LCD——蒸发段

  8. 三. 设计条件 • 流体 管程—釜液。蒸发量、温度、压力 壳程—加热蒸汽或热水。冷凝量（热水流量）、 温度、压力 • 物性参数确定 蒸汽压曲线斜率的确定 • 四.设计步骤 • 估算传热面积，进行再沸器的工艺结构设计 • 假设再沸器的出口气含率，核算热流量 • 计算釜液循环过程的推动力和流动阻力，核算出口气含率

  9. 估算设备尺寸 ：物流相变热，kJ/kg, V:相变质量流量，kg/s, b-boiling, c-condensation 1.计算传热速率（不计热损） 2. 计算传热温差 T:壳程水蒸气冷凝温度 Td:混合蒸汽露点 Tb:混合蒸汽泡点 t:釜液泡点

  10. 3. 假定传热系数K 查表3-15（p.91） 有机液体-水蒸汽 570-1140 W/（m2·K） 4. 估算传热面积 5. 工艺结构设计 选定传热管规格、单程管长、管子排列方式 计算管数，壳径，接管尺寸

  11. 管规格：φ38×3、 φ38×2.5、φ25×2.5 • φ25×2、 φ19×2 参见p61表3-2 • 管长L：2000、3000、4500、6000mm • 计算管数： • 壳径DS： • 正三角形排列： • L/DS应合理—约4~6，不合理时要调整 • 卷制壳体内径以400mm为基数，以100mm为进档级。 • 接管尺寸，参照p92页表3-16

  12. 五、传热能力核算 1.显热段传热系数计算KL (1) 设传热管出口处气含率xe （＜25%），计算循环量 Db:釜液蒸发质量流量，kg/s Wt:釜液循环质量流量，kg/s （2） 计算显热段管内传热膜系数αi S0:管内流通截面积，m2 di:传热管内径，m NT:传热管数

  13. 管内Re和Pr数： Re >104, 0.6<Pr<160, LBC/di>50

  14. (3)壳程冷凝传热膜系数计算αO m:蒸汽冷凝液质量流量，kg/s Q:冷凝热流量，W c:蒸汽冷凝热，kJ/kg

  15. (4)计算显热段传热系数KL 污垢热阻R-- p74,表3-9

  16. 2. 蒸发段传热系数KE计算 设计思路：xe<25% 控制在第二区：饱和泡核沸腾和两相对流传热 双机理模型：同时考虑两相对流传热机理和饱和泡核沸腾传热机理。 αv ：管内沸腾表面传热系数 αt p: 两相对流表面传热系数 P94-95 αn b: 泡核沸腾表面传热系数 a: 泡核沸腾压抑因数

  17. 3.显热段及蒸发段长度 根据饱和蒸汽压和温度关系计算

  18. 4.计算平均传热系数KC 5.面积裕度核算— 30%，若不合适要进行调整

  19. 六、循环流量的校核 （1）计算循环推动力△PD 液体气化后产生密度差为推动力（p.97-98） L 的参考值 见P98， 表3-19

  20. 蒸发段两相流平均密度以出口气含率的1/3计算。蒸发段两相流平均密度以出口气含率的1/3计算。 管程出口管内两相流密度以出口气含率计算。

  21. （2）循环阻力△Pf △Pf=△P1 + △P2 + △P3 + △P4 + △P5 ① 管程进出口阻力△P1 ② 传热管显热段阻力△P2 ③ 传热管蒸发段阻力△P3 ④ 管内动能变化产生阻力△P4 ⑤ 管程出口段阻力△P5

  22. ①管程进出口阻力△P1 Li：进口管长度和当量长度之和，m Di ：进口管内径， m G：釜液在进口管内质量流速，kg/m2s

  23. ②传热管显热段阻力△P2 LBC：显热管长度，m di：传热管内径， m G：釜液在传热管质量流速，kg/m2s

  24. ③传热管蒸发段阻力△P3 分别计算传热管蒸发段气液两相流动阻力，再以一定方式相加。 汽相阻力 LCD：蒸发段长度，m x: 该段平均气含率。

  25. 液相阻力: 蒸发段阻力△P3:

  26. ④管内动量变化产生阻力△P4 M：动量变化引起的阻力系数

  27. ⑤管程出口段阻力△P5 汽相阻力

  28. 液相阻力 管程出口段阻力△P5

  29. （3）循环推动力△PD与循环阻力△Pf的比值计算（3）循环推动力△PD与循环阻力△Pf的比值计算 正常工作时，两项数值相等 设计时，推动力应略大于阻力（安全设计） 上述比值太大，则应降低xe 上述比值太小，则应升高xe --重新假设传热系数K和气含率xe重复上述计算过程，直至满足传热和流体力学要求。

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