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1、再沸器工艺设计,一. 再沸器的类型和选择 立式 ： 热虹吸式 强制循环式 卧式： 热虹吸式 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： 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
2、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显热段 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 壳程加热蒸汽或热水。冷凝量（热水流量）、 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）,2. 计算传热温差,T:壳程水蒸气冷凝温
3、度 Td:混合蒸汽露点 Tb:混合蒸汽泡点 t: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 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 计算管数：,壳径DS： 正三角形排列：,L/DS应合理约46，不合理时要调整 卷制壳体内径以4
4、00mm为基数，以100mm为进档级。 接管尺寸，参照p92页表3-16,五、传热能力核算,1.显热段传热系数计算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 Wt:釜液循环质量流量，kg/s,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i,Re 104, 0.650,管内Re和Pr数：,(3)壳程冷凝传热膜系数计算O,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,污垢热阻R- p74,表3-9,2. 蒸发段传热系数KE计
5、算,设计思路：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 P94-95 n b: 泡核沸腾表面传热系数 a: 泡核沸腾压抑因数,3.显热段及蒸发段长度,根据饱和蒸汽压和温度关系计算,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以出口气含率
6、计算。,（2）循环阻力Pf Pf=P1 + P2 + P3 + P4 + P5 管程进出口阻力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,管程进出口阻力P1,Li：进口管长度和当量长度之和，m Di ：进口管内径， m G：釜液在进口管内质量流速，kg/m2s,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,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:,管内动量变化产生阻力P4,M：动量变化引起的阻力系数,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）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。,
