再沸器设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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。,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。,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。,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：,L,BC,显热段,L,CD,蒸发段,二、 立式热虹吸式再沸器管内流体的受热分析,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,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,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,（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,T,d,：混合蒸汽露点,(,壳程,),或加热介质入口温度,T,b,：混合蒸汽泡点,(,壳程,),或加热介质出口温度,t,b,：釜液泡点,：物流相变热，,kJ/kg,V:,相变质量流量，,kg/s,b-boiling, c-condensation,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,2,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,管规格：,383,、,382.5,、,252.5,、,252,、,192,，参见,p61,表,3-2,管长,L,：,2000,、,3000,、,4500,、,6000mm,等,计算传热管数目（取整数）：,正三角形排列：,壳径,D,S,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/D,S,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,.,传热能力核算,.1,显热段,总,传热系数的计算,K,L,(1),设传热管出口处气含率,x,e,（,25%,），计算循环量,D,b,:,釜液蒸发质量流量，,kg/s,W,t,:,釜液循环质量流量，,kg/s,s,i,:,管内流通截面积，,m,2,d,i,:,传热管内径，,m,N,T,:,传热管数,（,2),计算显热段管内表面传热系数,i,R,e,10,4, 0.6P,r,50,时：,管内,Re,和,Pr,数：,(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/s,Q:,冷凝热流量，,W,c,:,蒸汽冷凝热，,kJ/kg,无相变冷却：,(4),计算显热段总传热系数,K,L,管外和和管内污垢热阻,R,o,、,R,i,- p74,，表,3-9,或其它资料,管壁热阻,Rw=b/,m,金属壁,.2,蒸发段传热系数,K,E,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）,设计思路：一般,x,e,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。,v,：,管内沸腾表面传热系数,t p,:,两相对流表面传热系数,P94-95,n 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),.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,.5,面积裕度核算,应,30%,，若不合适要进行调整,.4,计算平均传热系数,K,C,7.,循环流量的校核,（,1,）计算循环推动力,P,D,，,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,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：,（,2,）循环阻力,P,f,P,f,=P,1,+ P,2,+ P,3,+ P,4,+ P,5,管程进口管阻力,P,1,传热管显热段阻力,P,2,传热管蒸发段阻力,P,3,管内动能变化产生阻力,P,4,管程出口段阻力,P,5,管程进口管阻力,P,1,L,i,：进口管长度和当量长度之和，,m,D,i,：进口管内径，,m,G,：釜液在进口管内质量流速，,kg/m,2,s,传热管显热段阻力,P,2,L,BC,：显热管长度，,m,d,i,：传热管内径，,m,G,：釜液在传热管质量流速，,kg/m,2,s,传热管蒸发段阻力,P,3,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：,L,CD,：蒸发段长度，,m,x:,该段平均气含率。,液相阻力：,蒸发段阻力,P,3,管内动量变化产生阻力,P,4,M,：动量变化引起的阻力系数,管程出口段阻力,P,5,汽相阻力：,液相阻力：,管程出口段阻力,P,5,（,3,）循环推动力,P,D,与循环阻力,P,f,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,x,e,；比值太小，则应升高,x,e,重新假设传热系数,K,和气含率,x,e,，,重复上述计算过程，直至满足传热和流体力学要求。,