化工原理 再沸器设计.ppt

再沸器工艺设计,一 再沸器类型 立式热虹吸 卧式热虹吸 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，不适宜高黏度、或脏的传热介质 塔釜提供气液分离空间和缓冲间卧式热虹吸： 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间强制循环式： 适于高黏度、 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， 易结垢内置式再沸器： 结构简单 传热面积小， 传热效果不理想釜内液位与再沸器上管板平齐 管内分两段： LBC——显热 LCD——蒸发段,二 立式热虹吸式再沸器管内流体的受热分析,三.设计条件,流体管程—釜液：蒸发量；温度；压力壳程—加热蒸汽：冷凝量（热衡算）；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,估算设备尺寸,1.计算传热速率（不计热损）,：物流相变热，kj/kg, D:相变质量流量，kg/s, b-boiling, c-condensation,加热介质：热水、蒸汽（视塔底温度确定）使得 tm=10-20 0C较为合适。

2. 计算传热温差,Td:混合蒸汽露点 Tb:混合蒸汽泡点,T:壳程水蒸气冷凝温度 tb:釜液泡点,3. 假定传热系数K查表3-15（p.91） 有机液体-水蒸汽570-1140 W/m2K,4.估算传热面积,5.工艺结构设计 管规格，管长，管数，壳径，接管尺寸，管子排列方式初选设备,管规格：参见p61表3-2 管长L：2000、3000、4500、6000mm---可自己定 计算管数：,壳径DS： 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,正三角形排列p66 ：,五、传热能力核算,1.显热段传热系数KL(1)设传热管出口处气含率xe 5~40%，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,汽化率初值：乙烯、乙烷物系xe=0.3左右丙烯、丙烷物系xe=0.25左右,S0:管内流通截面积，m2 di:传热管内径，m NT:传热管数,（2)计算显热段管内传热膜系数αi,If Re >104, 0.650,管内Re和Pr数：,(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,(4)计算显热段传热系数KL（式3-21，p71）,污垢热阻R-- p74,表3-9,2.蒸发段传热系数KE,图3-28：鼓泡流、块状流、环状流（避免雾状流） 设计思路：xe<25%控制在第二区：饱和泡核沸腾两相对流传热,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。

av：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,计算蒸发段传热系数KE,污垢热阻R-- p74,表3-9,3.显热段及蒸发段长度,P97 表3-18查取或根据饱和蒸汽压和温度关系计算,蒸汽压斜率：书上查不到，自己估算5.面积裕度核算— 30%，若不合适要进行调整,4.计算平均传热系数KC,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产生推动力（p.97~98）,P98， 表3-19,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2）循环阻力△Pf△Pf=△P1 + △P2 + △P3 + △P4 + △P5①管程进口阻力△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△P4⑤管程出口段阻力△P5 p.98~100,①管程进口阻力△P1,Li：进口管长度和当量长度之和，m D ：进口管内径， m G：釜液在进口管质量流速，kg/m2s,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,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，以一定方式相加。

汽相阻力,LCD：蒸发段长度，m x:该段平均气含率液相阻力,蒸发段阻力△P3,④管内动能变化产生阻力△P4,M：动量变化引起的阻力系数,⑤管程出口段阻力△P5 Similar to △P3,汽相阻力,汽相阻力,管程出口段阻力△P5,（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。