再沸器設(shè)計[32頁]

1、再沸器工藝設(shè)計,一. 再沸器的類型和選擇 立式： 立式熱虹吸式 立式強制循環(huán)式 臥式：臥式熱虹吸式 臥式強制循環(huán)式 釜式再沸器 內(nèi)置式再沸器,立式熱虹吸： 循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。 結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。 殼程不能機械清洗，不適宜高粘度或較臟的傳熱介質(zhì)。 塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。,臥式熱虹吸式： 循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管外氣液混合物的密度差。 占地面積大，傳熱系數(shù)中等，維護(hù)、清理方便。 塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。,強制循環(huán)式： 適于高粘度、熱敏性物料，固體懸浮液和長顯熱段和低蒸發(fā)比的高阻力系統(tǒng)。,釜式再沸器： 可靠性高， 維護(hù)、清理方便。

2、傳熱系數(shù)小， 殼體容積大， 占地面積大， 造價高， 易結(jié)垢。,內(nèi)置式再沸器： 結(jié)構(gòu)簡單。 傳熱面積小， 傳熱效果不理想。,釜內(nèi)液位與再沸器上管板平齊 管內(nèi)分兩段： LBC顯熱段 LCD蒸發(fā)段,二、 立式熱虹吸式再沸器管內(nèi)流體的受熱分析,I單相對流傳熱； II兩相對流和飽和泡核沸騰傳熱； III塊狀流沸騰傳熱； IV環(huán)狀流沸騰傳熱； V霧狀流沸騰傳熱。 圖管內(nèi)沸騰傳熱的流動流型及其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),三.立式熱虹吸式再沸器設(shè)計條件,流體 管程塔內(nèi)釜液：蒸發(fā)量； 溫度；壓力 殼程加熱蒸汽：冷凝量（熱衡 算）；溫度；壓力 加熱流體：流體流量、 進(jìn)出口溫度 物性參數(shù)確定 蒸汽壓曲線斜率的確定,四.設(shè)計步驟

3、估算傳熱面積：根據(jù)熱負(fù)荷、兩側(cè)流體溫度變化， 進(jìn)行再沸器的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 核算熱流量：假設(shè)再沸器的出口氣含率xe 計算釜液循環(huán)過程的推動力和流動阻力核算出口氣含率xe,（一）估算設(shè)備尺寸,1.計算傳熱速率（不計熱損）,2. 計算傳熱溫差,T：殼程水蒸氣冷凝溫度 Td：混合蒸汽露點(殼程) 或加熱介質(zhì)入口溫度 Tb：混合蒸汽泡點(殼程) 或加熱介質(zhì)出口溫度 tb：釜液泡點,：物流相變熱，kJ/kg, V:相變質(zhì)量流量，kg/s, b-boiling, c-condensation,3. 假定總傳熱系數(shù)K 查表3-15（設(shè)計p.91）或手冊 有機液體-水蒸汽 570-1140 W/（m2K）,4.

4、估算傳熱面積,5.工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 選定傳熱管規(guī)格、單程管長、管子排列方式 計算管數(shù)，殼徑，接管尺寸,管規(guī)格：383、382.5、252.5、252、192 ，參見p61表3-2 管長L：2000、3000、4500、6000mm等,計算傳熱管數(shù)目（取整數(shù)）：,正三角形排列： 殼徑DS,計算出的Ds應(yīng)取整。卷制殼體內(nèi)徑以400mm為基數(shù)，以100mm為進(jìn)檔級。 L/DS應(yīng)合理約46，不合理時要調(diào)整 最大接管尺寸，參照p92頁表3-16,.傳熱能力核算,.1顯熱段總傳熱系數(shù)的計算KL (1) 設(shè)傳熱管出口處氣含率xe （25%），計算循環(huán)量,Db:釜液蒸發(fā)質(zhì)量流量，kg/s Wt:釜液循環(huán)質(zhì)量流量，

5、kg/s,si:管內(nèi)流通截面積，m2 di:傳熱管內(nèi)徑，m NT:傳熱管數(shù),（2) 計算顯熱段管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)i,Re 104, 0.650時：,管內(nèi)Re和Pr數(shù)：,(3)殼程冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)或殼程無相變表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算O 純蒸汽冷凝（豎管）：,m:蒸汽冷凝液質(zhì)量流量，kg/s Q:冷凝熱流量，W c:蒸汽冷凝熱，kJ/kg,無相變冷卻：,(4) 計算顯熱段總傳熱系數(shù)KL,管外和和管內(nèi)污垢熱阻Ro、Ri- p74，表3-9或其它資料 管壁熱阻Rw=b/m 金屬壁,.2蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KE計算,圖管內(nèi)沸騰傳熱的流動流型及其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) I單相對流傳熱； II兩相對流和飽和泡核沸騰傳熱； III塊

6、狀流沸騰傳熱； IV環(huán)狀流沸騰傳熱； V霧狀流沸騰傳熱。,鼓泡流、塊狀流、環(huán)狀流（避免霧狀流）,設(shè)計思路：一般xe25% 控制在第二區(qū)：飽和泡核沸騰和兩相對流傳熱,雙機理模型：同時考慮兩相對流傳熱機理和飽和泡核沸騰傳熱機理。,v ：管內(nèi)沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) t p: 兩相對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) P94-95 n b: 泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 式（3-69) a: 泡核沸騰壓抑因數(shù) 式（3-70),.3 顯熱段及蒸發(fā)段長度,P97 表3-18查取 根據(jù)飽和蒸汽壓和溫度關(guān)系計算,.5面積裕度核算 應(yīng)30%，若不合適要進(jìn)行調(diào)整,.4 計算平均傳熱系數(shù)KC,7.循環(huán)流量的校核,（1）計算循環(huán)推動力PD ，a 液體

7、氣化后產(chǎn)生密度差為推動力（p.97-98）,l 的參考值 見P98， 表3-19,蒸發(fā)段兩相流平均密度以出口氣含率的1/3計算:,管程出口管內(nèi)兩相流密度tp以出口氣含率、用以上公式計算：,（2）循環(huán)阻力Pf,Pf=P1 + P2 + P3 + P4 + P5 管程進(jìn)口管阻力P1 傳熱管顯熱段阻力P2 傳熱管蒸發(fā)段阻力P3 管內(nèi)動能變化產(chǎn)生阻力P4 管程出口段阻力P5,管程進(jìn)口管阻力P1,Li：進(jìn)口管長度和當(dāng)量長度之和，m Di ：進(jìn)口管內(nèi)徑， m G：釜液在進(jìn)口管內(nèi)質(zhì)量流速，kg/m2s,傳熱管顯熱段阻力P2,LBC：顯熱管長度，m di：傳熱管內(nèi)徑， m G：釜液在傳熱管質(zhì)量流速，kg/m2s,傳熱管蒸發(fā)段阻力P3 分別計算傳熱管蒸發(fā)段氣液兩相流動阻力，再進(jìn)行加和,汽相阻力：,LCD：蒸發(fā)段長度，m x:該段平均氣含率。,液相阻力：,蒸發(fā)段阻力P3,管內(nèi)動量變化產(chǎn)生阻力P4,M：動量變化引起的阻力系數(shù),管程出口段阻力P5,汽相阻力：,液相阻力：,管程出口段阻力P5,（3