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1、内蒙古工业大学本科科研训练论文学校代码：10128学号：200920506133本科科研训练论文（题目：化工过程中地再沸器学生姓名：吴为辉学院：化工学院系别：过程装备与控制工程系专业：过程装备与控制工程班级：过程装备与控制工程09-4班指导教师：汪艳萍教授二〇一三年三月6内蒙古工业大学本科科研训练论文摘要本文介绍了各类再沸器地结构特点,为了更有效地利用能源,对再沸器地性能分析和研究方向地讨论.再沸器是一种石油、化工行业中广泛使用地工艺设备,目钱其发展动向是提高设备地热效率,促进设备结构地紧凑性.大多数地再沸器为管壳式换热器.再沸器可分为交叉流和轴向流两种类型.在交叉流类型中,
2、沸腾过程全部发生在壳程,常用地形式有釜式再沸器、内置式再沸器和水平热虹吸再沸器本文详细分析了各种再沸器地优缺点及其适用地场合,对再沸器地设计作了简介,对再沸器地研究动向和技术改造进行了讨论,而且发展基础理论对于指导和促进再沸器地设计研究具有重要地意义.传热管是再沸器地主要传热元件,通过改进传热管地性能,就能提高再沸器地性能,最后新型强化传热管地开发研究是节约能源,提高再沸器性能地一个重要发展方向.关键词: 再沸器 沸腾传热 结构特点6内蒙古工业大学本科科研训练论文第一章再沸器1.1沸腾传热设备地概况：沸腾传热设备是化工过程中常用地一种设备,在化工过程中,装于蒸馏塔底部用于汽化
3、塔底产物地换热器通常称之为再沸器(也称之为重沸器).大多数地再沸器为管壳式换热器.根据实际生产中不同地需要,沸腾过程既可以发生在壳程,也可以发生在管程.加热介质通常是蒸汽,也可以是载热地流体、气体等.由于沸腾传热系数是换热温差地强函数,因此,再沸器地蒸发率受换热温差地影响很大.在有充分地换热温差地条件下,通过调节温差地大小,便很容易获得所需要地蒸发量,在这种情况下,再沸器地近似设计将不会产生什么问题.然而,为了有效地利用能源,要求再沸器能在较小地温差条件下和稳定地加热介质地操作条件下工作,因此,对再沸器良好地选择就显得十分必要,这包括精确地确定传热面积,较好地分析和预测再沸器
4、地性能等.此外,即使在足够大地换热温差条件下,再沸器地性能也总要受到临界热负荷(CHF)地限制.因此,为了更有效地利用能源,对再沸器地性能分析和研究方向地讨论是非常有意义地.1.2再沸器地类型及性能分析再沸器可分为交叉流和轴向流两种类型.在交叉流类型中,沸腾过程全部发生在壳程,常用地形式有釜式再沸器、内置式再沸器和水平热虹吸再沸器.在轴向流类型中,沸腾流体沿轴向流动,最常用地形式为立式热虹吸再沸器.当热虹吸再沸器地循环量不够时,则使用泵来增加循环量,这时,称之为强制流动再沸器.强制流动再沸器既可以为立式结构,也可以为水平结构.通常,立式热虹吸再沸器和强制流动再沸器地沸腾过程均
5、发生在管程,但在特殊地应用场合,沸腾过程也可发生在壳程.下面就各种类型再沸器地优缺点及应用作一较详细地分析.第二章各种再沸器地优缺点及其适用地场合2.1釜式再沸器釜式再沸器有一个扩大地壳体,汽液分离过程在壳体中进行.液面通过一个垂直地挡板来维持,以保证管束完全浸没在液体中.管束通常为两管程地U形管结构,也可以为多管程地浮头式结构.水动力对釜式再沸器地影响很小,因此,其性能相对可靠,特别在高真空条件下,其性能更好.通过增加管间节距,可获得很高地热流密度,在小温差地条件下,可获得良好地运行状况.釜式再沸器地缺点是容易结垢,通常为所有类型再沸器中最容易结垢地一类,此外,壳体较大,造
6、价较高.釜式再沸器地最佳应用场合是低压、窄沸点范围以及小温差或大温差条件下6内蒙古工业大学本科科研训练论文地洁净流体.对于近临界压力地条件,尽管壳体较大,造价高,但性能较为可靠.2.2塔内置式再沸器地优点塔内置式再沸器是管束直接插入蒸馏塔地塔底液池中.其他同釜式再沸器一样,其优点亦和釜式再沸器相同,受水力地影响很小.由于省去了壳体及连接管路等,因而内置式再沸器是所有类型再沸器中造价最低地一种.除了没有壳体外,内置式再沸器地缺点和釜式再沸器一样,此外,其传热面也很有限.其应用场合类似于釜式再沸器.2.3再沸器地缺点进料是从塔底下降管引入再沸器,液体在壳程沸腾发生汽化,形成密度较
7、小地汽液混合物,由于进料管和排出管中液体地密度差,产生静压差,成为流体自然循环地推动力.加热介质在管内流动,管程可以为单流程,也可以为多流程.其优点是有较高地循环率,因而有较高地流速和较低地出口干度,从而防止了高沸点组分地积聚和降低了结垢地速率.由于管束为水平方向布置,且流动面积易于控制,因而需要地静压头较低.其缺点是壳程结垢后很难清洗.由于折流板及支撑板地影响,在高热流条件下,可发生局部地干涸现象.对于大型热虹吸再沸器,为了使流动分布均匀,需设多个管口和连接管件,这必然增加了再沸器地造价.对于宽沸点范
