化工原理课程设计
第四章 再沸器的设计
4.1设计任务与设计条件
4.1.1选用立式热虹吸式再沸器
其壳程以水蒸气为热源，管程为塔底的釜液。釜液的组成为（摩尔分数）
丙烯=0.02，丙烷=0.98 塔顶压力：1.72MPa 塔底压力 Pw?1720?Np?hf
hf取100mm水柱 Pw=1720+0.98*217=1932.66KPa
4.1.2再沸器壳程与管程的设计
温度（℃） 压力（MPa绝压） 物性数据如下：
1） 壳程凝液在温度（100℃）下的物性数据： 潜热：rc=2319.2KJ/Kg 热导率：λc =0.683w/(m*K) 粘度：?c =0.283mPa〃s 密度：?c =958.4kg/m3
2） 管程流体在（53℃ 1.933MPa）下的物性数据： 潜热：rb=310KJ/Kg
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壳程 100 0.1013 管程 53 1.933 化工原理课程设计
液相热导率：λb =0.082w/(m〃K) 液相粘度：?b=0.07mPa〃s 液相密度：?3
b=435kg/m液相定比压热容：Cpb=3.44KJ/Kg〃K 表面张力：?b＝0.00394N/m
气相粘度：?v =0.0088mPa〃s 气相密度：?v =30kg/m3
蒸气压曲线斜率（Δt/ΔP）=0.0000405 m2 K/kg
4.2估算设备尺寸
热流量：Q 1730.2KR?qmVsrb?w
传热温差：? =45tm℃
假设传热系数：K=800W/( m2 K)
估算传热面积 = 48.06 mAp?QR2
K??t m拟用传热管规格为：Ф25×2mm,管长L=3m
则传热管数：N =204 pT?A?d0L若将传热管按正三角形排列，按式 b?1.1NT?15.71 管心距：t=32mm
则 壳径： =545.8mm
DS?t(b?1)?(2~3)d0圆整后，取Ds?600mm 校核LDs?5，选择合理
取 管程进口接管直径：Di=0.25m
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管程出口接管直径：Do=0.30m
4.3传热系数的校核
4.3.1显热段传热系数K
假设传热管出口汽化率 Xe=0.21 则循环气量：
Wt?Dbqmvs?=26.58kg/s xexe1) 计算显热段管内传热膜系数?i 传热管内径 ：di=25-2×2=21mm
2s?diiNT管内流通截面积： =0.071㎡ 4W2 ?t传热管内质量流速：G = 376.15kg/( m?s) sidiGRe?雷诺数： = 112844>10000 ??bCPb?bP?普朗特数： =2,94 r?i0.80.42
??0.023ReP 显热段传热管内表面系数： = 1522w/( mK) irdi?b2) 壳程冷凝传热膜系数计算?0
QRm?蒸气冷凝的质量流量： = 0.746kg/s rc传热管外单位润湿周边上凝液质量流量：
M?m =0.0466kg/(m? s) ?d0NTRe?4M???2
? 管外冷凝表面传热系数： = 7126w/ (mK) ??1.88R???2g3?????1/3oeo?= 658<2100
21/3 3) 污垢热阻及管壁热阻
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沸腾侧：Ri=0.000176 m2? K/w 冷凝侧：Ro=0.00009m2? K/w 管壁热阻：Rw= 0.000051 m2? K/w 4）显热段传热系数
12 K?L =782.8w/( m?K) d0d0d01?Ri?Rw?RO??idididm?0
4.3.2 蒸发段传热系数KE计算
1）传热管内釜液的质量流量：Gh=3600 G =1354128 kg/( m2? h)
Xe=0.25时，在X=Xe 的情况下
Xtt???1?x?x???v0.9?b???b?v?0.50.1则1/Xtt=0.9392
再查设计书P96图3－29，得?E=0 在X=0.4Xe=0.1时
1/Xtt?x1?x?b?v?v?b =0.3604 查设计书P96图3－29 得：?'=0.4
泡核沸腾压抑因数：??(?E??')?0.2 2）泡核沸腾表面传热系数:
12?????0.9??0.5?0.1?Qdi?????0.225dP??Ar?? ?Pbb?
bi0.68rnb0.69??b??Pdi???1??????????v?0.330.31=9873.4w/( m2? K)
3）单独存在为基准的对流表面传热系数 ：
?1?x??P??0.023?Re?dbi0.8i0.4r= 1419w/( m2? K)
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对流沸腾因子 ： = 2.1 Ftp?3.51Xtt2
?两相对流表面传热系数: = 2981.3w/( m?K) ?tpFtp?i2
?V??tP?a?nb沸腾传热膜系数： = 4956 w/( m?K)
??0.5
2
?do?Rido?Rwdo?Ro?1? = 1359.6 w/( m?K) ?1KE???????vdididm?o4.3.3显热段及蒸发段长度
? ?t????p??LBC??s?=0.033 L??t??diNTKL?tm???p???C?W??sPwLLtLBC =0.274872L= 0.09857 LCD =L- LBC =2.9
4.3.4传热系数
=KC??KLLBc?KELCD?L 1341m2
2
实际需要传热面积： = 28.7m AC?QKC?tm4.3.5传热面积裕度
H??AP?AC?AC 67.6%>30% =所以，传热面积裕度合适，满足要求
4.4循环流量校核
4.4.1循环系统推动力：
1）当X=Xe/3= 0.087时
Xtt???1?x?x???v0.9?b???b?v?0.50.1=3.315
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