毕业设计-釜式再沸器设计
再沸器设计
传热膜系数
鼓泡流、块状流、环状流（避免雾状流）
A
18
设计思路：一般xe＜25% 控制在第二区：饱和泡核沸腾和两相对流传热
双机理模型：同时考虑两相对流传热机理和饱和泡
适用于4：M 2100
0
0.3
A
6o
de
R0e.55P1r/3
16
(4) 计算显热段总传热系数KL
KL d0
idi
Ri dd0i
1
Rwddm 0 RO10
管外和和管内污垢热阻Ro、Ri-- p74，表3-9或其它资料 管壁热阻Rw=b/λm 金属壁
A
17
６.2蒸发段传热系数KE计算
图１ 管内沸腾传热的流动 流型及其表面传热系数
A
5
内置式再沸器：
▲结构简单。 传热面积小， 传热效果不理想。
A
6
二、 立式热虹吸 式再沸器管内流 体的受热分析
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
A
7
I ——单相对流传热； II ——两相对流和饱和泡核沸
腾传热； III ——块状流沸腾传热；
IV ——环状流沸腾传热； V ——雾状流沸腾传热。
（2) 计算显热段管内表面传热系数αi
G Wt si
si
4
di2NT
si:管内流通截面积，m2 di:传热管内径，m NT:传热管数
A
14
管内Re和Pr数：
Re d iG
b
Pr
再沸器工艺设计
五、传热能力核算 D
设传热管出口处气含率xe （＜25%），计算循环量
Wt
Db xe
Db:釜液蒸发质量流量，kg/s Wt:釜液循环质量流量，kg/s
LCD
1.显热段传热系数计算KL
K
1
d0
idi
Ri
d0 di
Rw
d0 dm
RO
1
0
C
LBC
B
1.显热段传热系数计算KL
再沸器工艺设计
立式热虹吸：
▲循环推动力：釜液 和换热器传热管气液 混合物的密度差。
▲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。
▲立式安装，增加了 裙座高度。
▲固定管板式，热应 力问题
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。
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）：物流相变热，kJ/kg,
QR Vb b Vc c
V:相变质量流量，kg/s,
b-boiling, c-condensation
（1) 计算显热段管内传热膜系数αi
Re >104, 0.6<Pr<160,
LBC/di>50
hi
0.023
i
di
Re 0.8
Pr n
Re diuL b
Pr
C Pb b b
W u
再沸器设计
传热膜系数
A
8
三.立式热虹吸式再沸器 设计条件
?流体 管程—塔内釜液：蒸发量； 温度；压力 壳程—加热蒸汽：冷凝量（热衡 算）；温度；压力
—加热流体：流体流量、 进出口温度
?物性参数确定 蒸汽压曲线斜率的确定
A
9
四.设计步骤 ? 估算传热面积：根据热负荷、两侧流体温度变化， ? 进行再沸器的工艺结构设计 ? 核算热流量：假设再沸器的出口气含率 xe ? 计算釜液循环过程的推动力和流动阻力 →核算出口
气含率xe
A
10
（一）估算设备尺寸
1.计算传热速率 （不计热损）?：物流相变热， kJ/kg,
QR ? Vb?b ? QR ? Vc c (或mcP ? t)
2. 计算传热温差
? tm ? T ? tb
V:相变质量流量， kg/s, b-boiling, c-condensation
T：壳程水蒸气冷凝温度 Td：混合蒸汽露点 (壳程)
A估
?d0L
?正三角形排列： b ? 1.1 NT
?壳径DS
DS ? t(b ? 1) ? (2 ~ 3)d0
?计算出的Ds应取整。卷制壳体内径以 400mm为基数， 以100mm为进档级。
?L/DS应合理 —约4~6 ，不合理时要调整 ? 最大接管尺寸，参照 p92页表3-16
A
13
６.传热能力核算
６.1显热段总传热系数的计算 KL (1) 设传热管出口处气含率 xe （＜25%），计算循环量
Wt
?
Db xe
Db:釜液蒸发质量流量， kg/s Wt:釜液循环质量流量， kg/s
（2) 计算显热段管内表面传热系数 αi
釜式再沸器设计任务书(1)
釜式再沸器设计任务书(1)
1.设计题目
现设计一台釜式再沸器，以乙二醇和醛类混合蒸气冷凝为热源，加热塔底釜液水使其沸腾，已知混合蒸气质量流量为17000kg/h，其中全部醛类和部分乙二醇气体引出，其质量流量为484kg/h。
(1)设计条件
（2）物性数据
（1）设计项目：
a. 设计方案简介：对确定的工艺流程及再沸器型式进行简要论述
b. 再沸器设计的工艺计算：确定再沸器的传热面积；
c. 再沸器的主要结构尺寸设计；
d. 主要辅助设备选取型；、
e. 绘制釜式再沸器总装配图
2.设计说明书的内容
①目录
②设计题目及原始数据（任务书）；
③论述釜式再沸器总体结构（型式，主要结构）的选择；
④釜式再沸器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、型号、壳体直径等）
⑤设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）；
⑥主体设备设计计算及说明；
⑦主要零件的强度计算（选做）；
⑧附属设备的选择（选做）；
⑨参考文献；
⑩后记及其他
3.设计图要求
附工艺流程图及釜式再沸器装配图一张。
釜式再沸器
再沸器再沸器是蒸馏塔底或侧线的热交换器，用来汽化一部分液相产物返回塔内作气相回流，使塔内汽液两相间的接触传质得以进行，同时提供蒸馏过程所需的热量，又称重沸器。
设计再沸器时，必须同蒸馏塔的操作特点和结构联系起来。
工业中应用的再沸器多为管壳式换热器，主要有釜式、虹吸式（立式和卧式）、强制循环式和内置式等型式，见图 1。
1. 各种型式再沸器介绍1.1. 釜式再沸器由一个扩大部分的壳体和一个可抽出的管束组成，管束末端有溢流堰以保证管束能有效的浸没在沸腾液体中，故循环在管束与其周围液体之间进行，溢流堰外侧空间作为出料液体的缓冲区，壳侧扩大部分空间作为汽液分离空间。
釜式再沸器的气化率可达到80％以上，相当于一块理论塔板的作用。
其优点是维修和清洗方便，传热面积大，气化率高，操作弹性大，可在真空下操作。
但其传热系数小，壳体容积大，物料停留时间长易结垢，占地面积大，金属耗量大，投资较高。
1.2. 热虹吸式再沸器热虹吸式再沸器为有组织的自然循环式，精馏塔底的液体进入再沸器被加热而部分汽化，形成的汽液混合物密度显著减小，并一起进入精馏塔内，在塔内进行汽液分离，利用两侧的密度差使塔底液体不断被虹吸入再沸器。
虹吸式再沸器分为两类：立式和卧式，通常管内蒸发采用立式，且为单管程；壳程蒸发采用卧式，可以为多管程。
炼油工业约95％使用卧式热虹吸，而化工行业约95％使用立式热虹吸，石油化工行业介于期间，其原因与装置规模及介质的结垢性有关，也与使用习惯有关。
1.2.1. 卧式虹吸再沸器图 1 再沸器型式壳体可采用J 、H 、X 型结构。
按照工艺过程卧式虹吸再沸器又可分为一次通过式和循环式，一次通过式是指塔底出产品，进再沸器的物料由最下一层塔板抽出其组成与塔底产品不同；循环式是指塔底产品和再沸器进料同时抽出其组成相同。
一次通过式和循环式也可由泵强制输送。
流程见图 2。
卧式虹吸式再沸器的气化率不应过大，对于烃类设计的气化率一般小于30％，对于水溶液一般不超过20％，气化量较大时需采用循环式（个人见过的ABB 公司用于丙烯塔底的卧式虹吸再沸器，循环式流程，壳程采用X 结构4进4出，气化率可达到50％，且实际运行过程没有问题）。
釜式重沸器的设计
换 热 器作 为 一种 重 要 的特 种 设 备 ，被 广泛 应 用 于炼 油 、石化 等 行 业 中 。 据 统计 ，换 热器 设 备约 占 设 备 数 量 和 设 备 投 资 的 ４ Ｏ ％左 右 ［ １ 】 。 它 的 作 用 是
封 头 计 算 厚 度 为氏 可 － ￣ － ／ ＂ ｃ ｔ ／ ｉ ： ２ ・ ２ 衄，
故取名 义 厚度为 ３ ０ ｍｍ。 ３ ． ２ － ３设 备法 兰结 构设 计
由于 管 程 介质 具有 强腐 蚀 性 ，故 与介 质 接 触
２换热器结构形式 的选择
ｕ型管式换热器是换热器中唯一适用于高温、 高压 和 高温 差 的换热 器 ，且Ｕ型 管式 换热 器具 有 以 下优 点 ：
Ｕ型 管 管 束 可 以 自 由浮 动 ，无 须 考 虑 温 差 应
本 文 结合 某 项 目中 一釜式 重 沸器 设 备 的 设 计 ， 对 其 选 型 、 选 材 、 排 管 方 式 等 方 面 进 行 介
波工程有限公司 （ Ｓ Ｎ Ｅ Ｃ）设备室，从事压力容器设计工作。
１ 设备工艺参数
２ ２ ． ■ 论文广场
．
２ 石 ０ 油 １ ４ 和 年 化 第１ 工 ７ 设 卷 备
内径 Ｄ ｉ 材料 １ ６ ０ ０ ｎ ｌ ｌ ｎ ｌ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｏ Ｒ
综 合考虑 ，本设 备选 用Ｕ型管 式结 构 。
态 、许用应力 、无损检测标准及检测项 目均应按 Ｇ ＢＩ ５ ０ ． ２ ０ １ ｌ《 压 力容 器 》及 其 附录 的规 定 。
综 上 ，本 设 备 管 箱 钢 板 用 材 选 择 １ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｒ 堆 焊 不 锈钢 ；管 板及 设备 法 兰用 材 选 择 ｌ ５ Ｃｒ Ｍｏ 锻件 堆 焊 不 锈 钢 ，锻 造 级 别 为 Ⅳ 级 ；换 热 管材 料 选 用 ０ Ｃ ｒ ｌ ８ Ｎｉ １ ０ Ｔ ｉ ；壳 程筒 体材 料选 用Ｑ３ ４ ５ Ｒ。
釜式重沸器设计
隔板 中心到离其最近的一排传热管中， 巨 离：
ｚ ： 旱＋ ６ ： ＋ ６ ： １ ８ ． ５ ｍ ｍ
取 Ｚ ＝ １ ９ ｍ ｍ，
该换热器结构 紧凑、传热效率高 、能承受高温、高压且运行安全
可靠 。
各程相邻管心距为 ３ ８ ｍｍ。
２ ２ 壳程 内径计算 壳体直径计算
４ ８ ８
６ ｄ Ｔ ： 单
２ 【 ｏ —
＝
十 ｃ
３× ｎ８
２－ ｋ ｌ － ￣
２ １ 换热管参数计算 选用 由１ ９ ｍｍ ｘ ２ ｍｍ较 高级冷拔传热管 （ Ｑ ２ ４ ５ ） ，取管 内流速
为ｕ ｜ ＿２ ． ５ ｍ／ ｓ 。
： 。 — — — 一
为Ｄ ２ ＝ １ ８ Ｏ Ｏ ｍｍ。
重沸器是使釜液相部 分气化后再返回塔内 ，为传质传热过程提供
所需的能量。在大型化工及石油化工生产过程中 ， 重沸器得到越来越广 泛的应用。在工厂建设投 资中 ，重沸器所 占比例也有明显提高 ， 成为 最重要 的单元设备之一。 １ 设计条件
所需传热ｎ ３ ． １ ４×０ ． ０ ２ ５ｘ２ ０ ３ … 。 。
： １ Ｏ ｍ
水压试验校核：
Ｐ Ｔ （ Ｄ ｉ ＋６。）
ａ
取 传 热 管 ４ ５ ｍ ’ 贝 Ｊ ｌ 管 程 数 ： ｝ ＝ 等￣ ２ ｊ 取 二 管 程
警程
工 量 力 ＭＰ ａ ０ ４ ５
２ ＿ ３ 壳程壁厚设计计算
罄
０ ２ ５
由工艺设计给定的设计温度 １ ２ ａ ℃，设计压力 Ｐ ＝ Ｑ ２ ５ ＭＰ ａ ， 选碳
钢钢板 Ｑ２ ４ ５ 卷制。材料 １ ２ ０ ％ 时的许用应力【 引 １ ４ ０ Ｍｐ ａ ，取焊缝
(化工原理课设计)再沸器设计
tpV(1R L)bR L
管程出口管内两相流密度以出口气含率计算。
2020/7/21
x xe
①管程进口阻力△P1
P1 i
Li Di
G2
2b
Li：进口管长度和当量长度 之和，m Di ：进口管内径， m G：釜液在进口管内质量流
Li 0.342((D D6ii//00..022554)204.191) 4速，kg/m2s
1.3 原料、产品、中间产品、副产品规格：说明原料状态、组
成、杂质含量、色泽、比重、粘度等所有必须指定的参数
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1.4 能量规格
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1.5 性能指标 分别 列 出性能指标的期望值和保证值，如产品产量、产率产品 质量、装置弹性范围等。 2 工艺说明 2. 1 工艺原理及特点 2.2 主要工艺操作条件 2.3 工艺流程说明： 按顺序说明物料通过工艺设备的过程以及分离或生成物料的去 向。说 明 主 要工艺设备的关键操作条件，如温度、压力等。说 明过程中主要工艺控制要求，包括事故停车的控制原则。 2.4 工艺流程图(PFD)
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hiEhtPanhb
a: 泡核沸腾压抑因数
a E '
2
αE:传热口处，泡核沸腾修正系数 α’:气化率等于出口气化率40%处的泡核沸腾修正系数
1/Xtt[x/(1x)]0.9/ (V /b)0.5(b /V)0.1
查图P71页
分别取x=0.4xe x=xe
计算Xtt
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丙烷：2.5*10-5K/Pa=2.5*10-4m2K/kg
4.计算平均传热系数KC
KCKLLBC LKELCD
5.面积裕度核算— 30%，若不合适要进行调整
化工原理——再沸器设计
Re =
4M
m:蒸汽冷凝液质量流量，kg/s Q:冷凝热流量，W γc:蒸汽冷凝热，kJ/kg
µ
m M = πd 0 N T
Q m = rc
4M 适用于： ≤ 2100
µ
(4)计算显热段传热系数KL（式3-21，p71）
K=
1 d0 d0 d0 1 + Ri + Rw + RO + αi di di α0 dm
QR A= K ⋅ ∆t m
5.工艺结构设计 管规格，管长，管数，壳径，接管尺寸，管子排列 方式。
初选设备 • 管规格：参见p61表3-2 • 管长L：2000、3000、4500、6000mm---可自己定 • 计算管数：
A NT = πd 0 L
•壳径DS： •L/DS应合理—约4~6，不合理时要调整 卷制壳体内径以400mm为基数，以100mm为进档级。 •接管尺寸，参照p92页表3-16
再沸器工艺设计
一 再沸器类型 立式热虹吸 卧式热虹吸 强制循环式 釜式再沸器 内置式再沸器
立式热虹吸： 立式热虹吸：
循环推动力：釜 液和换热器传热 管气液混合物的 密度差。 结构紧凑、占地 面积小、传热系 数高。 壳程不能机械清 洗，不适宜高黏 度、或脏的传热 介质。 塔釜提供气液分 离空间和缓冲间。
估算设备尺寸 1.计算传热速率（不计热损）
QR = Vbγ b = Vcγ c QR = Vbγ b = qm c p ∆t
γ：物流相变热，kj/kg, D:相变质量流量，kg/s, b-boiling, c-condensation 加热介质：热水、蒸汽（视塔底温度确定） 使得 ∆tm=10-20 0C较为合适。
釜式再沸器设计说明书
浙江大学毕业设计题目：釜式换热器的设计学院：系别：专业：过程装备与控制工程学号：目录1 32 5555789911 31515. 1516171819 4 19191919204.2.3 A 202020212426272930313132 5 323232323435353841434445461概述换热器是一种实现物料之间热量传达的节能设施, 是在化工、石油、石油化工、冶金等领域广泛应用的一种工艺设施，在炼油、化工装置中换热器占总设施数目的40%左右，占总投资的30%～45%。
最近几年来跟着节能技术的发展，应用领域不停扩大，利用换热器进行高平和低温热能回收带来了明显的经济效益。
目前在换热设施中，使用量最大的是管壳式换热器。
在最近几年来国内在节能、增效等方面改良换热器性能，在提升传热效率，减少传热面积，降低压降，提升装置热强度等方面的研究获得了明显成绩。
换热器的大批使用有效的提升了能源的利用率，使公司成本降低，效益提升。
管壳式换热器固然在换热效率、设施体积和金属资料的耗量等方面不如其余新式换热设施，但他又构造牢固、操作弹性大、靠谱程度高、合用范围广等长处，所以在各样工程中获取广泛使用。
而本次毕业设计的题目就是有相变传热的釜式换热器，它也是管壳式换热器的一种，宽泛应用于石油及化工领域，又称釜式再沸器。
换热器作为节能设施之一，在国名经济中起到特别重要的作用。
换热器的构造决定了换热器的性能，一种性能可否发挥其作用取决用设计着怎样选择合理的构造，任何一个场合都有适应于这个特色的换热构造。
假如传热效率提升、能耗降落、就一定认识换热器的机构特色，在此次设计中构造设计也就作为要点之一。
设计题目在毕业实习从前就已确立，任务涵盖了两部分内容，一是设施设计部分；二是在设施设计的基础长进行三维实体协助造型设计。
设施设计包含整体构造设计和各个构成的构造设计以及强度设计，主要零零件的设计和选型以及校核。
三维实体协助造型设计是利用软件 SolidWorks 来达成的，包含各个零零件的造型设计、装置体的设计和工程图的生成。
再沸器设计
PD [ LCD ( b tp ) l t p ]g
L ：蒸发段高度 , m
CD
：釜液密度 , kg / m ：蒸发段两相平均密度 , kg / m
3 b tp tp
3
：管程出口管内两相平 均密度 , kg / m
l 的参考值 见P98， 表3-19
3
l：再沸器上部管板到接 管入塔口间高度 , m
６.1显热段总传热系数的计算KL (1) 设传热管出口处气含率xe （＜25%），计算循环量
Db Wt xe
Db:釜液蒸发质量流量，kg/s
Wt:釜液循环质量流量，kg/s
i
（2) 计算显热段管内表面传热系数α
Wt G si
si:管内流通截面积，m2
si
4
di:传热管内径，m
NT:传热管数
或加热介质入口温度
(Td t b ) (Tb t b ) t m Td t b ln Tb t b
Tb：混合蒸汽泡点(壳程)
或加热介质出口温度
tb：釜液泡点
3. 假定总传热系数K
查表3-15（设计p.91）或手册
有机液体-水蒸汽
4. 估算传热面积
570-1140 W/（m2· K）
c:蒸汽冷凝热，kJ/kg
4M 适用于： 2100
无相变冷却：
0 0.36
o
de
Re 0.55 Pr 1/ 3
(4) 计算显热段总传热系数KL
KL
1 d0 d0 d0 1 Ri Rw RO i di di dm 0
管外和和管内污垢热阻Ro、Ri-- p74，表3-9或其它资料 管壁热阻Rw=b/λm 金属壁
毕业论文-浮头釜式再沸器设计
1前言换热器在目前化工、石油、食品、冶金等行业已成为必不可少的重要设备，是用于将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器为工业生产领域至关重要的一环，它的性能对于产品质量、能量利用率以及工艺流程的经济性可靠性起着重要的作用。
节能减排成为我国“十二五”期间重要战略举措，高效节能换热器的研究值得我们共同关注。
随着制造技术、材料技术的飞速发展以及传热理论研究的不断进步，换热器的种类越来越多，衍生出适用于不同介质、不同工况、不同压力和温度下的各种换热器，结构型式也大有不同，其中管壳式换热器由于结构较为简单，操作可靠性高，且能在高温、高压下使用，成为目前应用最为广泛的类型。
再沸器属于管壳式换热器的一种，被广泛地用于石油化工装置上，如炼油厂气体精馏装置塔底再沸器、天然气净化厂脱硫装置再生塔底再沸器。
再沸器与精馏塔合用是石油化工企业常见的组合工艺装置，再沸器安装在精馏塔底部，通过再沸器加热塔底( 蒸馏釜) 的液体，使其部分汽化并成为上升蒸汽，为精馏塔的精馏段、提馏段以及塔板汽液两相传热传质提供所需的热量。
目前常用的再沸器为釜式再沸器和虹吸式再沸器。
釜式再沸器是主要由一个可抽出的管束和一个扩大部分的壳体组成，壳程扩大部分空间作为气液分离的空间。
优点是可靠性高，维护和清洗方便，操作弹性大，可在真空下操作，缺点是换热系数小，壳体容积大，占地面积大，造价高，物料停留时间长易结垢，造价较高。
釜式再沸器的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的洁净流体，对于近临界压力的条件，尽管壳体较大，造价高，但性能较为可靠[6]。
管壳式换热器主要有固定端管板式，U型管式和浮头式，采用浮头式设计是考虑到拆卸方便，清洗方便，适用于管子和壳体间温差较大工况的优点。
由于釜式再沸器的结构的特殊性，整台设备需精心设计，做到既满足工艺要求，又能方便操作检修，还要保证设备的安全稳定运行。
本文介绍了釜式再沸器的结构和工作原理，然后通过给定的设计参数，确定了再沸器设计过程和主要零部件的设计方法。
塔釜再沸器制造工艺设计毕业设计
塔釜再沸器制造工艺设计毕业设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：毕业设计(论文）（2011 届）设计(论文）题目：塔釜再沸器制造工艺设计系部：机械系班级：设备0811学生姓名：同组成员：指导教师：黄先平二0一一年五月三十一日(机械、能源类专业)机械工程技术系设备维修专业0811 班同学：现给你下达毕业设计(论文)任务如下，要求你在规定的时间内，完成此项任务。
一、毕业设计（论文）题目塔釜再沸器制造工艺设计二、设计（论文）参数及依据塔釜再沸器总装配图。
相关标准规范。
三、设计（论文）内容及目标1、分析设计任务书,调查研究、查阅文献和搜集资料;2、阅读和翻译与研究内容有关的外文资料;3、撰写文献综述,确定设计方案;4、有关计算；设备选型、材料的选择、几何尺寸的确定等;5、撰写说明书（含中英文摘要）。
6、绘制图纸。
目标：设计总目标是完成化工装备设计信息向制造信息的完全转化。
具体目标是：1、完成产品综合表的设计并附说明；2、完成原材料表的设计并附说明；3、完成外购件外协件表的设计并附说明；4、完成主要受压元件的制造及检验卡并附说明；5、完成接管、法兰制造工艺卡并附说明；6、完成压力容器水压试验工艺过程卡并附说明；7、完成压力容器总装过程卡并附说明;四、课题所涉及主要参考资料《固定式压力容器》（GB150-2010）、《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG R0004-2009)及总装图中列出的相关标准规范。
五、进度安排周次工作内容预定目标及检查方式1 准备阶段(设计任务及设计方案的确定、文献等的准备）完成开题报告及文述（包括适当的英文文献的翻译）并上交指导老师审阅。
2 完成综合表、原材料表、外协表完成设计说明并上交指导老师审阅.第3周及以后●主要受压元件制造工艺●接管、法兰制造工艺●压力容器水压试验工艺过程卡●压力容器总装过程卡●中期自查●进一步完善毕业设计并准备5-10分钟答辩报告。
化工原理课程设计再沸器的设计
再沸器的设计一、设计条件以在五个大气压下（0.5Mpa ）的饱和水蒸汽作为热源。
设计条件如下：（1）管程压力、、管程压力(以塔底压力计算)：MPa KPa P w 12.0120217.03.105==⨯+=（2）将釜液视为纯氯苯，在釜底压力下，其沸点：根据安托因公式：tB CA p +-=log 查资料得：A=9.25 B=225.69 C=1516.04 则有： 69.22504.1516)1012.0log(b 6+-⨯t⇒ b t =137.8℃ （3）再沸器的蒸发量由于该塔满足恒摩尔流假设，则再沸器的蒸发量：h kg VM D b /61.1086461.11242.282=⨯==（4）氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103KJ/Kmol （即为313.5KJ/kg ）.纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t rrc c (t c=359.2℃)其中8.1372==b t t ℃,8.1311=t ℃,KJ/kg 5.3131=r ,则：KJ/kg 3.3105.3138.1312.3598.1372.35938.038.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=r二、工艺结构尺寸的估算 （1）、计算传热速率QW 103647.93600/10003.31061.108645⨯=⨯⨯==b b r D Q(2)、计算传热温差△t m△t m =T -t b =151.7-137.8=13.9℃(3)、假定传热系数K依据壳程与管程中介质的种类，按竖直管式查表，从中选取K =800W/（m 2.k ）(4)、计算传热面积A p25p m 84=9.138********.9tm ⨯⨯=∆⋅=K Q A（5）、传热管规格选为Φ25mm ×2mm,L =4000mm,按正三角形排列，则传热管的根数为（根）2684025.014.384=⨯⨯=L d A N o Tπ （6）、壳体直径按3.4.3.2节中介绍的方法求取壳体直径。
甲醇釜液再沸器毕业设计
北方民族大学学士学位论文论文题目:甲醇釜液再沸器毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要精馏的本质是利用不同物质的挥发度不同，通过多次汽化、多次冷凝的精馏过程而达到物质分离的单元操作过程，而多次汽化所需的能量即通过再沸器提供的，这就是再沸器的作用。
甲醇釜液再沸器是一种换热器，通常采用热虹吸式换热器，也是一种列管式换热器，在生产企业中占有较重要的地位，它直接影响产品的质量和产量。
釜式再沸器设计说明书讲解
浙江大学毕业设计题目：釜式换热器的设计学院：系别：专业：过程装备与控制工程学号：目录1概述 (3)2设计计算 (5)2.1主要技术参数的确定 (5)2.2釜式换热器的结构设计 (5)2.2.1总体结构设计 (5)2.2.2换热器管程设计 (7)2.2.3 换热器壳程设计 (8)2.3 元件的强度设计 (9)2.3.1 筒体 (9)2.3.2 开孔补强设计计算 (11)3标准零部件的选用及主要零部件的设计 (15)3.1 法兰的选用 (15)3.1.1容器法兰的选用 (15)3.1.2管法兰的选取 (16)3.2 封头 (17)3.3 管板 (18)3.4 堰板 (19)4鞍座的设计 (19)4.1 鞍座的选取 (19)4.2鞍座位置的设置 (19)4.2.1鞍座位置的相关标准的要求 (19)4.2.2设备总长的确定 (20)4.2.3A值的确定 (20)4.3力的计算 (20)4.3.1重量产生的反力 (20)4.3.2地震产生的力 (21)4.3.3风载产生的力 (24)4.3.4热膨胀产生的力 (26)4.4总合力计算 (27)4.5应力校核 (29)4.5.1轴向应力 (30)4.5.2切向应力 (31)4.5.3周向应力 (31)4.6结论 (32)5三维实体造型设计 (32)5.1 软件介绍 (32)5.2 主要零部件的造型设计 (32)5.2.1 管箱封头的设计 (32)5.2.2 鞍座的设计 (34)5.2.3 螺母的设计 (35)5.3 装配体的设计 (35)5.4 工程图的生成 (38)设计总结 (41)注释 (43)参考文献 (44)谢辞 (45)附件 (46)1概述换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,是在化工、石油、石油化工、冶金等领域普遍应用的一种工艺设备，在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%～45%。
近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。
釜式再沸器的设计
釜式再沸器的设计一、设计任务1.处理能力： 60129.36t/a 甲苯2.设备形式：釜式列管式再沸器。
二、操作条件1.甲苯：进口温度110.6℃，出口温度110.6℃；2.加热介质：245.165KPa 水蒸汽，入口温度126.7℃，出口温度126.7℃3.允许压降：不大于105Pa ；4.每天按300天，每天按24小时连续运行。
釜式再沸器的设计——工艺计算书本设计的工艺计算如下： 1. 计算传热量QKWr m Q s 8.8353.3603600/7200/36.601291=⨯==(查的甲苯在t=110.6℃下的r=360.3KJ/Kg •s) 2. 总温差ΔTΔT=t 水蒸气-t 原溶液=C C C ︒=︒-︒1.166.1107.126 3.管内侧膜传质系数αi现选定C h m Kcal i ︒⋅⋅=2/2000α4.假定内外侧污垢皆为零5.金属管壁的热阻选用外径为19mm ，厚度mm 0.2=δ的钢管，其导热系数为C h m Kcal ︒⋅⋅=/40λ 管子平均直径()()mm D D D m 172/019.0015.0201=+=+=故管壁热阻Kcal C h m D D m /000056.0017.0019.040002.020︒⋅⋅=⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=λδ6.再求管外壁面和本沸点的温差t ∆ 先从管内侧传热系数与管壁热阻污垢热阻推求一个复合传热系数e α。
如下：Kcal C h m D D D D mWie/000689.0017.0019.040002.0015.0019.020001112010︒⋅⋅=⨯+⨯=⨯+⨯=λδαα故C h m kcal e ︒⋅⋅=2/925.1450α管外沸腾侧膜传质系数可用Mostinski 计算，甲苯的临界压2510186.4104.4-⋅⨯==mkg MPa Pc对比压力06.04104165.245===Pc P R()272.5)06.01006.0406.08.1(1010186.41.01048.11010.033.3102.117.069.04533.3102.117.069.04=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯+⨯+⨯⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛=R R R Pc Z假定蒸汽覆盖的校正系数58.02=φ 沸腾温度范围的校正系数F 2可从下式估算()[]647.0))6.1107.126(027.0exp(027.0exp 02=-⨯-=--=bib T T F其中T b0为再沸器被蒸发的蒸汽温度，T bi 为再沸器入口液体的沸腾温度()1.1633.322=∆+∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅=∆t t ZF T eαφ 试差可求得C t ︒>=∆55.11由此可见自然对流的影响可忽略不计。
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本科生毕业设计（论文）摘要文章主要介绍了再沸器的工艺设计和机械设计计算。
其中工艺设计计算包括获取进料与加热介质的操作条件及有关基础数据，确定再沸器的传热温差，算出热负荷，计算总传热系数，并对初估传热系数进行校核以及再沸器各部分的压力降的计算；机械设计部分包括确定再沸器的换热管、壳体、封头、管箱、法兰、接管、管板、支持板以及其他所有零部件的结构尺寸和材料，并对换热器所有受压元件进行强度计算。
最后，简单介绍了再沸器的制造、检验、安装、试车、维护与维修。
关键词：换热管；再沸器；法兰；机械设计本科生毕业设计（论文）AbstractIntroduces a reboiler process design and mechanical design calculations. Process design, including access to feed and heating medium, operating conditions and the underlying data to determine the reboiler heat transfer temperature difference to calculate the heat load calculate the overall heat transfer coefficient, and preliminary estimates suggest that the heat transfer coefficient check, and then reboiler pressure drop calculation; mechanical design section to determine the reboiler heat exchange tubes, shell, head tube box, flange, receivership, tube plate, support plate, and all other parts of the structure size and materials, and heat exchanger pressure parts for the strength calculation. Finally, a simple the reboiler manufacturing, testing, installation, commissioning, maintenance and repair.Key words：heat transfer tube；reboiler；flanges；design of mechanical目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1换热器及传热研究的现状 (1)1.2换热器的发展趋势 (2)第2章再沸器的选型 (4)2.1 概述 (4)2.2 釜式再沸器 (4)2.3 塔内置式再沸器 (5)2.4 水平热虹吸再沸器 (5)2.5 立式管侧热虹吸再沸器 (6)2.6 立式壳侧热虹吸再沸器 (7)2.7 强制流动再沸器 (8)第3章再沸器的工艺设计计算 (10)3.1 设计任务与设计条件 (10)3.2 估算设备尺寸 (10)3.3 传热系数的校核 (12)3.4 阻力校核 (15)第4章再沸器结构与强度设计 (19)4.1 筒体 (19)4.1.1 大端壁厚 (19)4.1.2 锥壳壁厚 (19)4.1.3 封头 (20)4.2 管箱 (20)4.2.1 短节 (20)4.2.2 封头 (21)4.2.3 法兰 (22)4.3 补强 (23)4.3.1 管箱接管 (23)4.3.2 壳体进料接管 (23)4.3.3 壳体气相出口接管 (24)4.3.4 壳体液相出口接管 (25)4.4 固定管板 (25)4.4.2 确定管板设计压力 (26)4.4.3 计算无量纲数 (26)4.4.4 计算管板厚度 (27)4.4.5 校核轴向应力 (27)4.4.6 校核拉脱力 (28)4.5 浮头 (28)4.5.1 浮动管板计算 (29)4.5.2 浮头盖计算 (30)4.5.3 浮头计算结果 (33)4.6 拉杆，滑道 (34)4.7 振动 (35)4.8 支座 (36)4.9 强度设计结果 (38)第5章制造、检验、安装、试车、维护和检修 (39)5.1制造和检验要求 (39)5.1.1壳体 (39)5.1.2换热管 (39)5.1.3管板 (40)5.1.4换热管与管板的连接 (40)5.1.5支持板 (40)5.1.6管束 (40)5.1.7其它构件的制造和检验要求 (41)5.1.8压力试验 (41)5.2安装、试车、维护和维修 (41)5.2.1安装 (41)5.2.2试车 (42)5.2.3维护和检修 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录 (45)第1章绪论1.1换热器及传热研究的现状换热器是一种广泛使用的工艺设备，在炼油、化工行业中是主要的工艺设备之一。
因此，换热器的研究倍受重视。
从换热器的设计、制造、结构改进到传热机理的试验研究一直都在进行。
特别是七十年代初发生能源危机以来，各国都在纷纷寻找新的能源及节约能源的途径，而换热器是节约能源的有效设备。
在余热回收、利用地热、太阳能等方面都离不开换热器。
因而各国都在致力于研究各种高性能换热器及换热元件，其中不少是国家直接下达的重点课题。
近几年来换热器及传热技术的发展主要表现在下列几个方面。
1．研究工作的动向目前世界上每年发表有关传热及换热设备方面的文献约在六千篇以上。
有关新能源开发的文章日趋增多，研究的重点是传热机理、传热强化、两相流、模拟及测试技术、计算机应用、振动、污垢以及与能源利用和环境保护有关的新型高效换热器。
对传热基础理论的研究探讨十分重视，一种新的动向是：从数学模型和物理模型出发，用数学方法推导出精确的计算公式。
2．计算机的使用应用计算机不仅节省了人力、提高了效率，而且可以进行最优化设计与控制，使其达到最大技术经济性能。
例如美国帕斯卡古拉炼油厂常减压装置的原油换热系统，由于采用了换热系统的最佳化设计及其他改进措施，平均传热系数有了很大的提高。
传热分析、应力分析、信息储存与检索以及模拟和控制均编有程序。
有些程序从工艺设计开始，直到绘出图纸。
计算机自动绘图机只需十几分钟即可绘出一张标准换热器图纸。
目前，美国HTRI换热器设计程序在国外无疑是具有代表性的，已被许多国家所引进。
此外，其他国家也开发了一些自动设计系统和程序。
如英国HTFS开发的TASC等程序；1975年英国国家工程实验室和剑桥计算机辅机设备重心合作，按美国管壳式换热器制造商协会标准，编制管壳式换热器机械设计程序STEM。
这一程序不但可对TEMA标准中的所有“R”、“C”、“B”三类换热器进行各种设计计算，列出一系列不同参数以供选择，而且能自动绘出换热器的平面布置图，到1978年底已能提供全部TEMA标准换热器的制造施工图。
以后又结合英国标准协会1976年底公布的压力容器规范BS·5500编制了换热器的机械设计程序；苏联也有CA∏TA自动设计系统；日本HEADS自动设计系统是由三菱工程及造船有限公司研制的，使用该系统，仅仅输入最少的数据，就能迅速地得到机械的设计图表及图纸。
3．高温高压换热器的进展随着工艺的进展和大型高温高压换热器的使用越来越多。
炼油厂加氢换热器就是一个例子。
近年来，高温高压换热器在结构、材料和制造方面都有一些进展，管箱和密封结构均有一些改进，管子进口区的热防护获得一些改善。
另外还采用了薄管板或挠性管板结构以减小热应力；使用小管子密排列，改善了管子与管板的连接。
4．采用新材料由于工艺条件日趋苛刻，迫切需要一些新的材料。
在换热器制造中，由于钛具有很高的抗腐蚀性能、高的强度限和屈服限，且比重小、重量轻，又有一定的抗污塞性，因此西德在含氯溶液中采用了钛制换热器，在炼油厂中使用钛制冷却器和冷凝器。
现在钛制换热器的应用有了迅速的增加。
渗铝管换热器及镀锌钢管换热器的使用也日益增多。
非金属材料方面最具有代表性的是聚四氟乙烯塑料，自美国杜邦公司于六十年代中期研究成功这种塑料换热器以来，由于它优越的抗腐蚀抗污垢性能，国外推广使用很快，到了七十年代，凡是适用这种换热器的场合，几乎达到了普及的地步。
1.2换热器的发展趋势1．余热回收装置的研究工业余热的利用潜力很大,对生产影响显著，主要是：1000℃左右的高温热量及其高压能量的合理利用，这是石油化学工业的关键技术之一。
从换热器的整体结构、各类管板的结构设计、热膨胀补偿方法直到高温侧热通量的控制，都有许多课题急待解决；100～200℃的低温余热回收，对一般企业有普遍意义。
企业的热利用率低的原因大多是低温位热能没有很好地利用起来。
2．紧凑式换热器的研究紧凑式换热器包括板翅、板式、板壳式等换热器，它们具有优异的性能，在采用多流道布置后，其优越性更为显著。
板式换热器需要改进密封结构，增强板片的强度，研究新的垫片材料以提高操作温度和操作压力是今后发展的重点。
板壳式换热器由于从结构上解决了耐温、抗压和高效之间的矛盾，因而在化学工业中很快得到推广应用。
但是，由于它的制造工艺比较复杂，焊接要求高因而今后应注重改进结构设计，发展新的成型和焊接工艺。
3．强化传热管的研究近年来国内外在采用强化传热管改进换热器性能、提高传传热效率、减少传热面积、降低设备投资等方面，取得了显著的成绩。
强化传热管同时也是利用低温位热量的关键部件。
表面多孔管可以在非常小的温差下产生很多的泡核，使汽化核心增加许多倍，但是制造工艺要求比较严格，且生产成本高，这些都是今后有待解决的问题。
第2章再沸器的选型2.1 概述再沸器是精馏工艺中的核心装备之一，属于换热器的范畴，但是由于在其中发生了相变，其设计、施工、维修和管理方面也与日常的无相变换热器有所不同。
再沸器就其形式而言，可分为交叉流和轴向流两种类型。
在交叉流类型中，相变过程全部发生在壳程。
最常用交叉流再沸器的有釜式再沸器、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，在管程完成汽化过程。
最常用的轴向流再沸器为立式热虹吸再沸器。
当热虹吸再沸器的循环量不够时，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的沸腾过程均发生在管程，但在特殊的应用场合，沸腾过程也可发生在壳程。
下面就各种类型再沸器的优缺点及应用作一较详细的分析。
2.2 釜式再沸器釜式再沸器（图1.1）壳体为大小端圆柱形壳体结构，通过锥形壳连接。