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1、A,1,再沸器工艺设计,一. 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,A,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，不适宜高粘度或较脏的传热介质。塔釜提供气液分离空间和缓冲区。,A,3,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。,A,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。,A,5,釜式再沸器：可靠性高，维护、
2、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。,A,6,内置式再沸器：结构简单。传热面积小，传热效果不理想。,A,7,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,二、 立式热虹吸式再沸器管内流体的受热分析,A,8,I单相对流传热；II两相对流和饱和泡核沸腾传热；III块状流沸腾传热； IV环状流沸腾传热； V雾状流沸腾传热。图管内沸腾传热的流动流型及其表面传热系数,A,9,三.立式热虹吸式再沸器设计条件,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、进出口温度物性参数确定 蒸汽压曲线斜率的确定,A,10
3、,四.设计步骤估算传热面积：根据热负荷、两侧流体温度变化，进行再沸器的工艺结构设计核算热流量：假设再沸器的出口气含率xe计算釜液循环过程的推动力和流动阻力核算出口气含率xe,A,11,（一）估算设备尺寸,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(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,A,12,3. 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/（m
4、2K）,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,管规格：383、382.5、252.5、252、192 ，参见p61表3-2管长L：2000、3000、4500、6000mm等,A,13,计算传热管数目（取整数）：,正三角形排列：壳径DS,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。L/DS应合理约46，不合理时要调整 最大接管尺寸，参照p92页表3-16,A,14,.传热能力核算,.1显热段总传热系数的计算KL (1) 设传热管出口处气含率xe （25%），计算循环量,Db:釜液蒸发质量流量，kg/s
5、Wt:釜液循环质量流量，kg/s,si: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i,A,15,Re 104, 0.650时：,管内Re和Pr数：,A,16,(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O纯蒸汽冷凝（竖管）：,m:蒸汽冷凝液质量流量，kg/sQ:冷凝热流量，Wc:蒸汽冷凝热，kJ/kg,无相变冷却：,A,17,(4) 计算显热段总传热系数KL,管外和和管内污垢热阻Ro、Ri- p74，表3-9或其它资料管壁热阻Rw=b/m 金属壁,A,18,.2蒸发段传热系数KE计算,图管内沸腾传热的流动流型及其表面传热系数I单相对流
6、传热；II两相对流和饱和泡核沸腾传热；III块状流沸腾传热；IV环状流沸腾传热；V雾状流沸腾传热。,鼓泡流、块状流、环状流（避免雾状流）,A,19,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,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),A,20,.3 显热段及蒸发段长度,P97 表3-18查取根据饱和蒸汽压和温度关系计算,A,21,.5面积裕度核算应30%，若不合适要进行调整,.4 计算平均传热系
7、数KC,A,22,7.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）,l 的参考值 见P98， 表3-19,A,23,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tp以出口气含率、用以上公式计算：,A,24,（2）循环阻力Pf,Pf=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,A,25,管程进口管阻力P1,Li：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/m2s,A,2
8、6,传热管显热段阻力P2,LBC：显热管长度，mdi：传热管内径， mG：釜液在传热管质量流速，kg/m2s,A,27,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,汽相阻力：,LCD：蒸发段长度，mx:该段平均气含率。,A,28,液相阻力：,蒸发段阻力P3,A,29,管内动量变化产生阻力P4,M：动量变化引起的阻力系数,A,30,管程出口段阻力P5,汽相阻力：,A,31,液相阻力：,管程出口段阻力P5,A,32,（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）,比值太大，应降低xe ；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。,
