对蒸发系统冷凝器的改进

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1、对蒸发系统冷凝器的改进杜昌桂（天津永利化学工业公司）一九五六年6前言：这篇论文是我的“处女”作。所以说是“处女”作，是因为“它”是我大学刚毕业时，被分配在天津一家大型的化工企业——天津永利化学工业公司——烧碱车间当实习生,实习结束时写的《实习报告》。这次将其选辑入书，对原文中的遣词、运字除少数因“初出茅庐”——“太嫩了”之处进行少量删改外，基本上保留了当时的见解和语气。对蒸发系统冷凝器的改进一、前言冷凝器系蒸发系统效率的关键性辅助设备。它直接关系到被蒸发溶液的沸点、加热蒸汽的消耗定额、冷却水的消耗量以及真空泵的功能消耗等。因此，冷凝器的“结构”是关系到蒸发效率的关键。效率高的冷凝器，将是：

2、出蒸发器的蒸汽温度与入冷疑器的冷却水的温度相当接近。如是，则冷却水用量相对最少。目前（指写文章当时—下同）工业上所用的冷凝器，除部分已改用水喷式者外，大多（包括本厂）仍使用孔板淋水式及喷洒式。其皆存在效率低、冷却水用量高等诸多缺点。为使本厂既有孔板淋水式冷凝器的一系列缺陷得以纠正，本人试想将其改成具有特征“混合式冷凝器”。现介绍出来，希望能给本厂大修技改设计、制造时参考。该混合型冷凝器为一钢板焊制的直圆筒。内焊若干组布水菌帽和集水斗（如图所示），冷却水由器顶的“上菌帽”下部向上射向“上菌帽”底，反弹形成“牵牛花”状的连续水膜“伞”。尔后利用重力逐层流下；蒸汽由底部“”下菌帽下方向上喷入器内

3、，自下而上与水膜触—凝，向上流动。6二、结构型式及尺寸决定图：混合式冷凝器及汽液分离器结构图(一)、冷凝器的内径D：工厂经验：冷凝器的设计能力为实际生产能力1.5倍。过大，制造费用高，开工时真空度上升所需时间长；反之若过小，操作不稳定，且时有溢水现象。一般将其容积控制在0.0005～0.0007M3/（kg·hr·蒸汽）的比率范围内较为合适。根据上述设定的设计能力，可求得冷凝器的直径：D＝0.023（米）———————6（1）式中：W-----被冷凝蒸汽的量—即蒸发能力（公斤/小时）；v-----蒸汽在冷凝器内所具的绝对压力下的比容（米3/公斤）；w-----蒸汽在冷凝器内的（空筒）计算速

4、度（米/秒）。压力为0.1～0.2绝对大气压时，w可取35～55（米/秒）。压力越低，可取相应的较大值。一般，压力从0.1开始，每降低0.01绝对大气压，w可相应地增加：自2起差为1的等差级数的数值。（如0.1绝对大气压时，取w＝45（米/秒）；0.09绝对大气压时，取w＝47（米/秒）；0.08绝对大气压时，取w＝50；0.07时，取w=54；……）鉴于冷凝器的“使命”重大，选取决定其内径时，应尽可能地取极限值。但总容积不应超过上述的比率值。（二）、上菌帽直径d1:上菌帽为一球面盘。是该改进型冷凝器的重要特征之一。它的主要功能是：使直射其上的冷却水，借助曲面将其均匀散布成“牵牛花”状的连

5、续水膜“伞”（这是本人这次一个重要的创意；亦是该冷凝器技术优势的核心），以封闭蒸汽通道的全部截面，迫使气、液两相充分接触，提高传热、传质速率。但d1不宜过大，否则被水膜所封闭的蒸汽通道截面将随着d1的增大而减小；蒸汽流速将随之过高，易将水膜冲成缺口，造成气、液相走偏，冷凝效率将大为降低。为了确保水膜具有足够的张力，d1亦不宜过小。一般可使球面盘的外缘与冷凝器筒体内壁所构成的环形截面，不小于菌帽直径d1所具有的截面即可。即≮一般可取：d1=（m.m）-------------(2)(三)、下菌帽直径d2：要保证集水斗披溢下的水，尽可能流集於其下的下菌帽曲面盘中央部分；要使下菌帽披溢下的水形成

6、完整的环披堰，下菌帽的加工精度、安装的水平度，必须很高。为了保证蒸汽通道畅通，d2既不宜过小，亦不宜过大。为简化制作，可与上菌帽同径。即6取d2=d1（四）、上、下菌帽曲率半径R：为加工、制作方便，上、中、下三个下菌帽的曲率半径R，可取同一数值：（3）（五）、菌帽和集水斗间的极点距离h：一般可令其近似等于0.5D～D。气相经过一组菌帽·斗两次与液相接后，便有很大一部分可凝气被冷凝；同时温度也被降低，气相体积大为缩小。为提高器内空间的利用率及继续保持气、液相传热、传质应具有的效率，各组上、下菌帽·斗间的距离，可按气相流动方向依次减小10～50mm。（六）、蒸汽入口位置：进入冷凝器的水蒸汽，流

7、过第一帽·斗组后大部分被水冷凝。为充分发挥该帽·斗组的效率，蒸汽入口管应引至下菌帽之下的不远处，以使高速的蒸汽进入器内时，能迅速均匀地分布于菌帽四周。尔后从四周穿过水帘翻向上游。（七）、连接蒸汽管径ds：处于真空系统管道中蒸汽的准许速度一般为100-130（米/秒）。设计数据可取80-100（米/秒）。因此管径：[米]---------------（4）式中；W------以重量计之蒸汽流速[千克/秒]；w------蒸