1、目錄目錄1精餾塔再沸器工藝課程設(shè)計(jì)21.設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)條件22.方案論證23.估算設(shè)備尺寸34.傳熱系數(shù)校核35.循環(huán)流量校核76.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總117.工藝流程圖128.帶控制點(diǎn)的工藝流程圖12精餾塔再沸器工藝設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)條件(1) 設(shè)計(jì)任務(wù)：精餾塔塔釜，設(shè)計(jì)一臺(tái)再沸器(2) 再沸器殼層和管層的設(shè)計(jì)條件：殼層管層溫度/8511583壓力（絕壓）/MPa0.151.12冷凝量/(kg/h)1500-蒸發(fā)量/(kg/h）-6000(3) 物性數(shù)據(jù) 殼層凝液在定性溫度100下的物性數(shù)據(jù)：潛熱0=812.24kJ/kg 熱導(dǎo)率0=0.023W/(mK)粘度=0.361mPas 密度0=717

2、.4kg/m3管層流體83下的物性數(shù)據(jù)：潛熱i=31227.56kJ/kg 液相熱導(dǎo)率i=0.112 W/(mK)液相粘度=0.41 mPas 液相密度=721 kg/m3液相定壓比熱容=2.094kJ/(kgK)表面張力=1.84110-2N/m汽相粘度=0.0067 mPas 汽相密度=0.032 kg/m3蒸汽壓曲線斜率 (t/p)s=2.3510-3m2K/kg2.方案論證立式熱虹吸再沸器是利用塔底釜液與換熱器傳熱管內(nèi)汽液混合物的密度差形成循環(huán)推動(dòng)力，使得釜液在精餾塔底與再沸器間流動(dòng)循環(huán)。立式熱虹吸再沸器具有傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，釜液在加熱段的停留時(shí)間短，不易結(jié)垢，調(diào)節(jié)方便，

3、占地面積小，設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)。由于結(jié)垢原因，殼層不能采用機(jī)械方法清洗，因此殼層不適宜用高黏度或較臟的加熱介質(zhì)，本設(shè)計(jì)中殼層介質(zhì)為乙醇蒸汽，較易清洗。3.估算設(shè)備尺寸計(jì)算熱流量為計(jì)算傳熱溫差為假設(shè)傳熱系數(shù)K=XX，估算傳熱面積Ap為Ap=Ktm=3.3810.82=284.34(m2)擬用傳熱管規(guī)格，管長L=3000m，計(jì)算總傳熱管數(shù)NTNT=若將傳熱管按正三角形排列，則可用NT=3a(a+1)+1，b=2a+1，D=t(b-1)+（23）d0計(jì)算殼徑D為D=32(37-1)+3301400mm取管程進(jìn)口管徑Di=250mm，出口管直徑D0=600mm。4.傳熱系數(shù)校核（1）顯熱段傳熱

4、系數(shù)KCL 設(shè)傳熱管出口處汽化率xe0.048，則可計(jì)算循環(huán)流量qmt： 顯熱段管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 則計(jì)算傳熱管內(nèi)質(zhì)量流速G為雷諾數(shù)Re為普朗特?cái)?shù)為計(jì)算顯熱段傳熱管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 計(jì)算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 計(jì)算蒸汽冷凝的質(zhì)量流量qm0為qm0=計(jì)算傳熱管外單位潤濕周邊上凝液的質(zhì)量流量M為M=計(jì)算冷凝液膜的Re0為Re0=計(jì)算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h0為其中0.75為修正因子。 污垢熱阻及管壁熱阻 沸騰側(cè)Ri=1.810-4 m2K/W，冷凝側(cè)R0=1.410-4 m2K/W，管壁熱阻RW=4.29910-5m2K/W。計(jì)算顯熱段傳熱系數(shù)KCL為（2）蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KCE 計(jì)算傳熱管內(nèi)釜液的質(zhì)量流

5、率Gh為Gh=3600G=360065.03=2.34105kg/(m2h)當(dāng)xe=0.048時(shí)，計(jì)算Martinelli參數(shù)Xtt為1/0.148=6.76由Gh=2.34105 kg/(m2h)及6.76，查圖3-29得aE=0.8。當(dāng)x=0.8xe=0.80.048=0.0384時(shí)由Gh=2.34105 kg/(m2h)及5.48，查圖3-29得a=1.0。計(jì)算泡核沸騰修正因數(shù)a為計(jì)算泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hnb為計(jì)算以液體單獨(dú)存在為基準(zhǔn)的對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hi計(jì)算對(duì)流沸騰因子Ftp為計(jì)算兩相對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)htp計(jì)算沸騰傳熱膜系數(shù)為計(jì)算蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KCE為（3）顯熱段和蒸發(fā)段長度 計(jì)算顯

6、熱段的長度LBC與傳熱管總長L的比值為（4）平均傳熱系數(shù) 計(jì)算傳熱系數(shù)KC為需要傳熱面積為AC=（5）面積裕度 實(shí)際傳熱面積A=3.140.0331006=284.34(m2)H=（A-AC）/A=(284.34-152.02)/28.34=46.5該再沸器的傳熱面積合適。5.循環(huán)流量校核（1）循環(huán)推動(dòng)力 當(dāng)0.016時(shí)，計(jì)算Martinelli參數(shù)Xtt為計(jì)算兩相流的液相分率RL計(jì)算0.016處的兩相流平均密度為=當(dāng)x=xe=0.048時(shí)，計(jì)算Martinelli參數(shù)Xtt為計(jì)算兩相流的液相分率RL為計(jì)算x=xe=0.048處的兩相流平均密度pt為參照表3-19并根據(jù)焊接需要取1.26，于是

7、可計(jì)算循環(huán)推動(dòng)力（2）循環(huán)阻力 管程進(jìn)口管阻力的計(jì)算 計(jì)算釜液在管程進(jìn)口管內(nèi)的質(zhì)量流速G為計(jì)算釜液在進(jìn)口管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)Rei為計(jì)算進(jìn)口管長度與局部阻力當(dāng)量長度Li為計(jì)算進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)為計(jì)算管程進(jìn)口管阻力=傳熱管顯熱段阻力 計(jì)算釜液在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速G為計(jì)算釜液在傳熱管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)Re為Re=計(jì)算進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)為計(jì)算傳熱管顯熱段阻力為 傳熱管蒸發(fā)段阻力計(jì)算汽相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速GV為GV=（20.048/3）65.03=2.08kg/(m2s)計(jì)算汽相在傳熱管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)Rev為計(jì)算傳熱管汽相流動(dòng)的摩擦系數(shù)為計(jì)算傳熱管內(nèi)氣相流動(dòng)阻力V3為液相流動(dòng)阻力的計(jì)算，計(jì)

8、算液相在傳熱管內(nèi)的質(zhì)量流速GL為GL=G-GV=65.03-2.08=62.95kg/(m2s)計(jì)算液相在傳熱管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)ReL為計(jì)算傳熱管內(nèi)的液相摩擦系數(shù)為計(jì)算傳熱管內(nèi)的液相流動(dòng)阻力為計(jì)算傳熱管內(nèi)兩相流動(dòng)阻力為 管程內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力 管程內(nèi)流動(dòng)的質(zhì)量流速G=XX，計(jì)算蒸發(fā)段管內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力系數(shù)為計(jì)算蒸發(fā)段管程內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力為 管程出口阻力 計(jì)算管程出口管中汽、液總質(zhì)量流速G為G=計(jì)算管程出口表中汽相質(zhì)量流速GV為GV計(jì)算管程出口管的長度與局部阻力的當(dāng)量長度之和為計(jì)算管程出口管中汽相質(zhì)量流動(dòng)雷諾數(shù)ReV為計(jì)算管程出口管汽相流動(dòng)的摩擦系數(shù)為計(jì)算管程出口管汽相流動(dòng)阻力為計(jì)

9、算管程出口管中液相質(zhì)量流速GL為GL=122.87-5.898=116.97kg/(m2s)計(jì)算管程出口管中液相流動(dòng)雷諾數(shù)ReL為ReL計(jì)算管程出口管中液相流動(dòng)摩擦系數(shù)為計(jì)算管程出口液相流動(dòng)阻力為為計(jì)算管程出口管中兩相流動(dòng)阻力為計(jì)算循環(huán)阻力為循環(huán)推動(dòng)力與循環(huán)阻力的比值為1.01循環(huán)推動(dòng)力略大于循環(huán)阻力，說明所設(shè)的出口汽化率0.048基本正確，因此所設(shè)計(jì)的再沸器可以滿足傳熱過程對(duì)循環(huán)流量的要求。6.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總參數(shù)管程殼程流量/（kg/h）60001500進(jìn)/出口溫度/（）85/11583操作壓力/Pa1.120.15定性溫度/（）10083液體物性密度/（kg/m3）721717定壓比熱容/k

10、J/(kg.K)2.09-黏度/（Pa.s）0.4110-30.36110-3熱導(dǎo)率/W/(m.K)0.1120.023表面張力/（N/m）1.84110-216.29汽化潛熱/（kJ/kg）31227.56812.24氣體物性密度/（kg/m3）0.032-定壓比熱容/kJ/(kg.K)-1.687黏度/（Pa.s）0.006710.810-6熱導(dǎo)率/W/(m.K)11.6910-32.301210-2冷凝熱/（kJ/kg）-設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式立式熱虹吸臺(tái)數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm-殼程數(shù)-管徑/mm1400管心距/mm32管長/mm3000管子排列正三角形管數(shù)目/根1006折流板數(shù)1500傳熱面積/m3284.34折流板