1、A1再沸器工艺设计一一. . 再沸器的类型和选择再沸器的类型和选择立式： 立式热虹吸式 立式强制循环式卧式：卧式热虹吸式卧式强制循环式 釜式再沸器内置式再沸器A2立式热虹吸：立式热虹吸：循环推动力循环推动力：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，不适宜高粘度或较脏的传热介质。塔釜提供气液分离空间和缓冲区。A3卧式热虹吸式：卧式热虹吸式：循环推动力：釜液和换热器传热管外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。 A4强制循环式强制循环式：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
2、阻力系统。A5釜式再沸器釜式再沸器：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。A6内置式再沸器：内置式再沸器：结构简单。结构简单。传热面积小，传热面积小，传热效果不理想传热效果不理想。A7l釜内液位与再沸釜内液位与再沸器上管板平齐器上管板平齐l管内分两段：lLBC显热段lLCD蒸发段二、二、 立式热虹吸立式热虹吸式再沸器管内流式再沸器管内流体的受热分析体的受热分析A8 I I单相对流传热；单相对流传热；IIII两相对流和饱和泡核沸两相对流和饱和泡核沸腾传热；腾传热；IIIIII块状流沸腾传热；块状流沸腾传热； IVIV环状流沸腾传热；环状流沸腾传热； V V
3、雾状流沸腾传热。雾状流沸腾传热。图管内沸腾传热的流动流型图管内沸腾传热的流动流型及其表面传热系数及其表面传热系数A9三三.立式热虹吸式再沸器立式热虹吸式再沸器设计条件设计条件l 流体 管程塔内釜液：蒸发量；温度；压力 壳程加热蒸汽：冷凝量（热衡算）；温度；压力加热流体：流体流量、进出口温度l 物性参数确定 蒸汽压曲线斜率的确定A10四四. .设计步骤设计步骤l 估算传热面积：根据热负荷、两侧流体温度变化，l 进行再沸器的工艺结构设计l 核算热流量：假设再沸器的出口气含率xel 计算釜液循环过程的推动力和流动阻力核算出口气含率xeA11（一）估算设备尺寸（一）估算设备尺寸1.计算传热速率计算传热
4、速率（不计热损） bbRVQ2. 计算传热温差计算传热温差bmtTtbbbdbbbdmtTtTtTtTtln)()(T：壳程水蒸气冷凝温度Td：混合蒸汽露点(壳程)或加热介质入口温度Tb：混合蒸汽泡点(壳程)或加热介质出口温度tb：釜液泡点：物流相变热，kJ/kg,V:相变质量流量，kg/s,b-boiling, c-condensation)(tmcVQPccR或A123. 假定总传热系数假定总传热系数K 查表3-15（设计p.91）或手册 有机液体-水蒸汽 570-1140 W/（m2K）mRtKQA估4. 估算传热面积估算传热面积5.工艺结构设计工艺结构设计 选定传热管规格、单程管长、管
5、子排列方式计算管数，壳径，接管尺寸l管规格：383、382.5、252.5、252、192 ，参见p61表3-2l管长L：2000、3000、4500、6000mm等A13l 计算传热管数目（取整数）：LdANT0估0)32() 1(dbtDSTNb1 . 1l正三角形排列：l壳径DSl计算出的Ds应取整。卷制壳体内径以400mm为基数，以100mm为进档级。lL/DS应合理约46，不合理时要调整l 最大接管尺寸，参照p92页表3-16A14.传热能力核算传热能力核算.1显热段总总传热系数的计算KL (1) 设传热管出口处气含率xe （25%），计算循环量 ebtxDW itsWG TiiNd
6、s24Db:釜液蒸发质量流量，kg/sWt:釜液循环质量流量，釜液循环质量流量，kg/ssi:管内流通截面积，m2di:传热管内径，mNT:传热管数（2) 计算显热段管内表面传热系数iA15Re 104, 0.6Pr50时：4 . 08 . 0Re023. 0riiiPdbiGdRebbPbrCP管内Re和Pr数：)/(K)J/(kg :KmWCsPabpbb：管内流体热导率，管内流体比定压热容，管内流体粘度，isWG A16(3)壳程冷凝表面传热系数或壳程无相变表面传热系数的计算Ol纯蒸汽冷凝（竖管）：3/12323/188. 1gRaeoM4Re TNdmM021004M适用于：m:蒸汽冷
7、凝液质量流量，kg/sQ:冷凝热流量，Wc:蒸汽冷凝热，kJ/kgl无相变冷却：3/155. 00PrRe36. 0eodA17(4) 计算显热段总传热系数KL000011OmwiiiiLRddRddRddKl管外和和管内污垢热阻Ro、Ri- p74，表3-9或其它资料l管壁热阻Rw=b/m 金属壁A18.2蒸发段传热系数蒸发段传热系数KE计算计算图管内沸腾传热的流动图管内沸腾传热的流动流型及其表面传热系数流型及其表面传热系数I单相对流传热；单相对流传热；II两相对流和饱和泡两相对流和饱和泡核沸腾传热；核沸腾传热；III块状流沸腾传热；块状流沸腾传热；IV环状流沸腾传热；环状流沸腾传热；V雾状
8、流沸腾传热。雾状流沸腾传热。鼓泡流、块状流、环状流（避免雾状流）鼓泡流、块状流、环状流（避免雾状流）A19l 设计思路：一般xe25% 控制在第二区：饱和泡核沸腾和两相对流传热nbtPVa双机理模型双机理模型：同时考虑两相对流传热机理和饱和泡核沸腾传热机理。 v ：管内沸腾表面传热系数管内沸腾表面传热系数t p: 两相对流表面传热系数 P94-95n b: 泡核沸腾表面传热系数 式（3-69) a: 泡核沸腾压抑因数 式（3-70)000011OmwiiiVERddRddRddKA20tLPwLmLTissBCWCtKNdptptLL.3 显热段及蒸发段长度斜率：沸腾物系蒸汽压曲线sptlP9
9、7 表3-18查取l根据饱和蒸汽压和温度关系计算A21.5.5面积裕度核算应30%，若不合适要进行调整mCRCtKQA%100CAAAHC实.4 .4 计算平均传热系数KCLLKLKKCDEBCLCA227.循环流量的校核循环流量的校核（1）计算循环推动力PD ，a 液体气化后产生密度差为推动力（p.97-98）glLpttpbCD)(PDm,lm/kg,m/kg,m/kg,m,LtptpbCD管入塔口间高度：再沸器上部管板到接均密度：管程出口管内两相平：蒸发段两相平均密度：釜液密度：蒸发段高度333ll 的参考值 见P98， 表3-19A23LbLVtpRR)1 (5 . 02) 121(t
10、tttttLXXXRl蒸发段两相流平均密度以出口气含率的1/3计算:l管程出口管内两相流密度tp以出口气含率、用以上公式计算：1 . 05 . 09 . 0)/()/(/ )1(VbbVttxxX3/exx exx A24（2 2）循环阻力）循环阻力P Pf fPf=P1 + P2 + P3 + P4 + P5 管程进口管阻力P1 传热管显热段阻力P2 传热管蒸发段阻力P3 管内动能变化产生阻力P4 管程出口段阻力P5 A25 管程进口管阻力管程进口管阻力P P1 1 biiiGDLP22138. 07543. 001227. 0ieiR)1914. 00254. 0/(3426. 0)025
11、4. 0/(2iiDDL2785. 0iiDWG biGDReLi：进口管长度和当量长度之和，mDi ：进口管内径， mG：釜液在进口管内质量流速，kg/m2sA26传热管显热段阻力P2 biBCGdLP22238. 07543. 001227. 0eRTiiNdWG2785. 0biGDReLBC：显热管长度，mdi：传热管内径， mG：釜液在传热管质量流速，kg/m2sA27传热管蒸发段阻力传热管蒸发段阻力P3 分别计算传热管蒸发段气液两相流动阻力，再进行加和VViCDVVGdLP22338. 07543. 001227. 0VeVRxGGVVViGdRe汽相阻力：LCD：蒸发段长度，mx
12、:该段平均气含率。A28bLiCDLLGdLP22338. 07543. 001227. 0LeLRxGGVVViGdRe41/4L1/4V3 )P PP33(液相阻力：l蒸发段阻力蒸发段阻力P3A29管内动量变化产生阻力管内动量变化产生阻力P4bMGP/241)1 ()1 (22LeVbLeRxRxMM：动量变化引起的阻力系数A30管程出口段阻力管程出口段阻力P P5 5VViVVGdLP22538. 0Re7543. 001227. 0VVxGGVVViGdRe汽相阻力：A31bLiLLGdLP22538. 0Re7543. 001227. 0LLxGGVVViGdRe41/4L51/4V55 )P P(P液相阻力：l管程出口段阻力管程出口段阻力P5A32（3）循环推动力）循环推动力PD与循环阻力与循环阻力Pf的比值计算的比值计算l 正常工作时，两项数值相等l 设计时，推动力应略大于阻力（安全设计）05. 001. 0DPPPfDl 比值太大，应降低xe ；比值太小，则应升高xeu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。
