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1、学号：0120620400210基础强化训练题目列管换热器的设计学院化学工程学院专业制药工程班级制药0602姓名朱俊飞指导教师吴选军2009年1月12日目录一．设计任务书-----------------------------------------------------------------------------------------2二．绪论----------------------------------------------------------------------------------------------
2、----3三．工艺计算，设备结构计算-------------------------------------------------------------------------53.1课程设计任务书学生姓名：__________专业班级：__________指导教师：___________工作单位：____________一、工艺条件釜液组成：2%苯，98%甲苯（质量分率）操作压力：塔顶压力为常压加热方式：间接蒸汽加热蒸发速率：6000、7000、8000、9000kg/h加热蒸汽压力：0.7MPa塔底部压力：0.12MPa设备型式：
3、立式热虹吸再沸器二、设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计三、设计成果设计说明书一份。时间安排：设计内容所用时间指导教师签名：年月日绪论一．立式热虹吸再沸器的基本情况介绍：1.立式热虹吸再沸器是利用热介质在壳侧提供热量将管侧工艺流体加热沸腾的管壳式换热器，它是自然循环的单元操作，动力来自与之相连的精馏塔塔釜液位产生的静压头和管内流体的密度差。立式热虹吸再沸器广泛地应用于化与卧式相比,其循环速率高,传热膜系数高。但是,工业上应用的立式热虹吸再沸器其加热督要有一定高度才能获得较高的传热速率,而塔底液面与再沸器上
4、部管板约为等高,这样就提高了塔底的标高,使设备安装费增加,并且设备的清洗和维修也困难。立式热虹吸再沸器的不稳定性,往往是由于两相流的不稳定流型所致。在立式热虹吸管内蛇两相流沸腾流型,自下而上相继出现鼓泡流、弹状流、环状流及环雾流等。弹状流的大汽抱的不断出现与破裂,激发了操作的不稳定性。立式热虹吸再沸器与卧式相比,虽有较好的防垢性能,但对于粘度大的物料,例如,石按化工中一些高分子聚合物,也常因结垢堵塞管道,而要定期清除垢物。严重的情况下,运转一年就会将再沸器中绝大部分管子堵死,垢物的清除费力费时,十分困难。改善立式热虹吸再沸器的操作性能,强化
5、其传热,具有十分重要的意义其特点有：▲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2.立式热虹吸再沸器的选用和设计计算步骤强制循环式:▲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
6、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:
7、相变质量流量,kg/s,3.假定传热系数K：有机液体-水蒸汽570-1140W/(m2·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,接管尺寸工艺流体在换热管内的物理变化过程在介绍热虹吸再沸器I优化设计之前，先了解工艺流体在换热管内加热沸腾过程中的物理变化，将有助于理解再沸器的工作原理。可以根据流体的不同物理状态将换热管分成若干个区域，见图l。图一1．单相对流显热段由于静压头的存在，该区域的压力大于流体饱和状态的压力。为使液体气化沸腾，必须将液体加热到对应压力下的饱和温度以上。显热段的长度取决于
8、管壁两侧总的温差、流体的液相传热系数、再沸器进口管的压降等。真空操作工况下这一区域相对较长，正压操作工况下相对较短。2．过冷沸腾段当流体经换热管向上流动，压力逐渐降低，直到接近换
