立式热虹吸再沸器机械设计说明书(相关知识)
热虹吸式再沸器的设计与选用解析
热虹吸式再沸器的设计与选用解析作者：陈发挥来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第10期摘要：再沸器常用于蒸馏塔底，对塔底流体加热使其部分汽化返回塔内，为蒸馏塔提供上升蒸汽，设计再沸器时，必须与蒸馏塔的使用特点和结构联系起来。
在石油化工厂，热虹吸式再沸器应用很广泛，且多采用管壳式。
关键词：再沸器;热虹吸式;设计;选用1 常见再沸器的种类1.1 立式热虹吸再沸器如图所示立式热虹吸再沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环。
立式及卧式热虹吸再沸器本身没有气、液分离空间和缓冲区，这些均由塔釜提供。
工艺物流侧在管程，传热系数高，投资低，为获得好的循环，可能需要比较高的塔裙高度。
汽化率为15%-40%。
可用于真空和低压系统。
式热虹吸再沸器具有的特点：循环推动力是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;设备被直接安装在塔旁由于管线系统简单，故设备造价低。
1.2 卧式热虹吸式再沸器如图所示卧式热虹吸式再沸器加热介质在管内流动，管程可以为单流程也可以为多流程。
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，形成密度较小的汽液混合物，由于进料管和排出管中液体的密度差产生静压差，成为流体自然循环的推动力。
臥式热虹吸式再沸器具有的特点：循环推动力是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缓冲区。
有较高的循环率，因而有较高的流速和较低的出口干度，从而防止了高沸点组分的积聚和降低了结垢的速率。
工艺物流侧在壳程，传热系数中偏高，投资适中，占地面积大，裙座高度低，汽化率为3%-35%。
2 热虹吸式再沸器流动沸腾机理立式热虹吸式再沸器的受热段可分为五段，分别为：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。
再沸器机械设计说明书
前言第一节换热器的主要形式换热器是一种进行热交换操作的工艺设备，广泛应用于化工、炼油、动力、冶金、原子能、造船、食品、制冷、建筑、电子、航空等工业部门中。
它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是一种化工单元操作的重要附属设备，因此在化工生产中占有重要的地位。
通常在化工厂的建设中换热器投资比例为11%，在炼油厂中高达40%。
随着化学工业的迅速发展及能源价格的提高，换热器的投资比例将进一步加大，因此，对换热器的研究备受重视，从换热器的设计、制造、结构改进到传热机理的研究一直十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。
在化工生产中，换热器是主要的工艺设备之一。
例如，在氮肥生产中，氮气与氢气的混和气体要在500℃左右的高温才能在催化剂的作用下合成氨，而氨与未反应的氮、氢气体的分离，则需要通过冷却与冷凝的办法以液体的形式分离出来。
这一生产过程中的加热、冷却与冷凝就是通过换热器实现的。
在酒精生产中，酒精精馏塔在操作时，原料液需预热，釜底液体需在再沸器中加热，塔顶产生的蒸汽需冷凝。
这一生产过程中的预热、加热和冷凝也都是通过换热器实现的。
换热器在化工行业中的应用是十分广泛的，各种化工生产工艺几乎都要用到它。
在制冷工业中，以食品冷藏业常用的以氨为制冷剂的蒸汽压缩制冷装置为例，经过压缩机压缩后的气态氨在冷凝器中被冷凝为液体；液化后的高压液态氨在膨胀机或截流阀中绝热膨胀，使温度下降到远低于周围环境的温度；这种低温氨流体在流经蒸发器时（布置在冷藏室中）吸热蒸发而回复到原先进入压缩机时的氨气状态。
然后，再重复新的循环。
在其他各种制冷装置中，都存在着冷凝器和蒸发器等换热器。
在火力发电厂中，装有空气预热器、燃油加热器、给水加热器、蒸汽冷凝器等一系列的换热器。
其实，蒸汽锅炉本身也可以看作是一个大型复杂的换热器。
燃料在炉膛中燃烧产生的热量，通过炉膛受热面、对流蒸发受热面、过热器及省煤气加热工质，使工质汽化、过热成为能输往蒸汽轮机的符合要求的过热蒸汽。
立式热虹吸式再沸器毕业设计
立式热虹吸式再沸器毕业设计摘要本篇毕业设计主要研究了立式热虹吸式再沸器的设计和性能分析，对于该种型号的再沸器进行了深入的研究和探索。
通过对立式热虹吸式再沸器的热工特性和传热机理进行分析，提出了一种优化设计方案，使得该型号再沸器在使用过程中能够更加高效地运行，提高了热能利用率。
在实验过程中，对比了优化前后的性能指标，证明了优化方案的可行性和有效性。
关键词：立式热虹吸式再沸器；传热机理；优化设计；性能指标AbstractKeywords: vertical thermo-siphon reboiler; heat transfer mechanism; optimized design; performance indicators一、引言二、热虹吸式再沸器的传热机理热虹吸式再沸器主要由三部分组成，一个加热器、一个再沸器和一个地下水箱。
由于热水比重小，故而在水箱中形成了温度分层，上层为凉水，下层为热水。
当提高加热器的温度时，热水开始上升，形成热虹吸效应。
热水上升后，流入到水箱下部的再沸器中，并加热未完全再沸的物料，物料受到加热后，再次蒸发并上升，贯穿整个再沸器，最后通过管道排出。
热虹吸式再沸器的传热机理主要由三部分组成，包括对流传热、辐射传热和传导传热。
其中，对流传热是热虹吸效应的主要形式，其原理是利用热量作用在液体上，使得液体的密度发生变化，从而形成自然对流的循环。
在该过程中，辐射传热和传导传热也参与其中。
三、优化设计方案为了提高热虹吸式再沸器的传热效率，在设计过程中，我们提出了一种优化方案，主要包括以下几个方面：（1）加热器的设计在加热器设计中，我们采用了高效的加热元件，并减小加热器对外面空间的影响。
同时也采用了优化导流板等措施，使得加热器可以更加均匀地加热物料。
这些优化措施可以有效提高加热器的能量利用率。
在再沸器的设计中，我们主要采用了优化分层结构的方式，使得水箱中的冷水和热水能够更加有效地分离。
立式热虹吸再沸器工艺设计教学文案
立式热虹吸再沸器工艺设计立式虹吸再沸器工艺设计设计一台立式热虹吸再沸器，以前塔顶蒸汽冷凝为热源，加热塔底釜液使其沸腾。
前塔顶蒸汽组成：乙醇0.12，水0.88，均为摩尔分数，釜液可视为纯水。
具体条件及物性如下前言能源是国民经济和社会发展的重要物质基础。
我国资源总量较为丰富，但人均占有资源相对不足，能源和其它重要矿产资源的人均占有量仅为世界平均水平的一半。
化学工业在整个国民经济体系中占有相当重要的地位，其发展速度和水平直接制约着其它许多部门的发展;同时，化学工业又是能源消耗较多的部门，化学工业消耗的各种能源约占全国能源产量的9%，占全国工业耗能的23%。
目前，日趋严峻的资源、环境和安全约束以及市场竞争的压力，要求化学工业必须利用当今先进的技术，改善生产和管理，以实现更高效、低耗、清洁和安全的生产。
在石化企业中，再沸器是精馏塔的重要辅助设备之一，它提供了精馏过程所需的热量，其节能潜力非常大。
再沸器设计的好坏，操作正常与否，直接影响着精馏塔的分离效果。
为了有效的利用能源，对再沸器正确的选择和设计就显得十分重要。
流态化是一门旨在强化颗粒与流体之间接触和传递的工程技术。
近年来，由于生产实际需求的推动，流态化技术得到新的发展，取得的成果越来越多，其优点越来越为人们所认识，并且己经成为引人注目的前沿研究领域。
另外，在化工过程设计中，要应用到大量的基础物性数据。
开发一个数据库，包含这些基本的物性数据或者计算方法，在这些化工过程的设计中，就可以直接从数据库中查取有关的数据，省去烦琐的物性查取和计算的过程，简化设计，因此也是一项十分有意义的工作。
2立式热虹吸再沸器简介：热虹吸再沸器在化学工业中有非常广泛的应用，它具有非常高的传热系数，并且不需要泵来推动工艺流体的循环，从而使得设备费降低。
但是因为在热虹吸再沸器中流体流动和传热之间紧密相关，其设计过程十分复杂，要考虑到许多相关的因素，一般首先要根据工艺要求，同时考虑一些细节因素，选择再沸器的类型此基础上选择压力平衡计算式和传热计算式，进行工艺设计。
立式热虹吸再沸器的设计要点
立式热虹吸再沸器的设计要点立式热虹吸再沸器在石油化工领域应用广泛，是重要的热量交换设备。
文章结合其工作原理，针对影响其运行状况的设计要点进行简要的论述，针对设计时经常遇到的问题提供解决办法。
希望能够为立式热虹吸再沸器设计的优化提供一些有益的帮助。
标签：立式热虹吸再沸器；设计要点；解决办法Abstract：Vertical thermosyphon reboiler is widely used in petrochemical industry and is an important heat exchange equipment. In accordance with its working principle，this paper briefly discusses the design essentials that affect its running condition，and provides solutions to the problems often encountered in the design. It is hoped that it can provide some useful help for the optimization of the design of the vertical thermosyphon reboiler.Keywords：vertical thermosyphon reboiler；design points；solution在石油化工领域，再沸器是重要的热量交换设备，设置于蒸馏塔底部。
其作用是利用加热介质将塔釜工艺介质部分气化，通过循环送回蒸馏塔，为分离过程提供能量。
立式热虹吸再沸器是一种常见的再沸器，具有传热系数高，结构紧凑，被加热介质在管内停留时间短，不易结垢，安装方便，占地面积小，设备造价及运行费用较低等显著优势[1]。
立式热虹吸再沸器在设计时，需要考虑结构参数、气化率、进出口管路阻力降，安装高度，管内流型、热通量等因素对再沸器稳定运行的影响。
立式热虹吸式再沸器的布置及配管
框架结构支撑是指再沸器同其他设备一起安装在合适的 钢框架上。这种支撑形式也会存在不同膨胀量引起的相对位移， 但是土建投资方面则会优于独立结构。需要注意的是，再沸器布 置于框架内时，容易忽略再沸器上方是否留有足够的抽芯检修 空间，以及设备吊装是否方便。再者，共用框架平台一般很难做 到因再沸器支撑标高而调整框架层高，只能将框架标高设计低 于再沸器支撑标高，通过增加独立的支撑结构来达到合适的要 求标高。这就需要所有设备统筹考虑，甚至加入再沸器支撑弹簧 的因素，综合所有涉及项，完成整个框架和设备的标高确定。
Equipment Layout and Piping Design for Vertical Thermosiphon Reboiler
CHEN Wei-zhong(Beijing Petrochemical Engineering Co., Ltd., Xi’an Branch, Xi’an 710075, China)
1 立式热虹吸式再沸器的特点
热虹吸式再沸器为自然循环式，塔釜的液体进入再沸器被 加热而部分汽化，再沸器入口管线中充满液体，而出口管线中 是汽液两相混合物。再沸器的汽化率越大，则出口管线中物料 的密度越小，两者的密度差就越大，利用进出口管线的密度差 使塔底液体不断被“虹吸”入再沸器，加热汽化后的汽液混合物 则返同塔内，整个过程不需要用泵就可以实现不断循环[1]。这 种物料循环方式，决定了其具有连接管线短、传热系数高、占地 面积小、总投资低等特点。因其与塔管口以较短的管线直接相 连，管程流体不易结垢，加热段的停留时间较短，流率稳定性较 高，实现了良好的可控性。
2.2 支撑形式的确定
ห้องสมุดไป่ตู้
塔器
汽相 液体
蒸汽 再 沸 器
立式热虹吸再沸器机械设计说明书模板
立式热虹吸再沸器机械设计说明书12020年4月19日大连理工大学本科课程设计立式热虹吸式再沸器机械设计说明书学院（系）：化工机械与安全学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：孔闯学号： 42052指导教师：由宏新、代玉强评阅教师：完成日期： .10.2大连理工大学Dalian University of Technolog摘要本课程设计主要任务是设计1台立式热虹吸式再沸器，作为丙烯-丙烷精馏塔的提馏段加热设备。
在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计和核算，本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核，包括再沸器各部分的结构说明，筒体壁厚的计算，封头壁厚的计算，管箱法兰和管板的计算，筒体和封头开孔及补强等。
经过3周的工作，已完成了再沸器的机械参数的计算，手工绘制了再沸器的装配图1张和管板零件图1张。
目录摘要 (I)1设计基础 (2)1.1项目背景 (2)1.2设计依据 (2)1.3技术来源及授权 (3)1.4项目简介 (3)2结构工艺说明 (1)2.1管程和壳程物料的选择 (1)2.2换热管 (2)2.3管板 (2)2.3.1 管板结构尺寸 (2)2.3.2 换热管与管板连接 (3)2.3.3 排管及管孔 (4)2.4折流板 (6)2.5接管及连接附件 (7)2.6安全泄放 (9)2.7耳式支座 (10)2.8管箱、管箱法兰与封头 (13)3强度计算 (15)3.1工艺参数计算结果表 (15)3.2计算条件 (16)3.3强度计算 (17)3.3.1 壳程圆筒计算 (17)3.3.2 前端管箱筒体计算 (18)3.3.3 前端管箱封头计算 (20)3.3.4 后端管箱筒体计算 (21)3.3.5 后端管箱封头计算 (22)3.3.6 开孔补强设计计算 (23)3.3.7 兼作法兰固定式管板计算 (26)3.3.8 管箱法兰计算 (35)4结论 (38)附录A 过程工艺与设备课程设计任务书 (40)文档仅供参考1设计基础1.1项目背景本项目来源于大连理工大学过程装备与控制工程专业大四年级过程工艺与设备课程设计题目；设计者为过程装备与控制工程专业在校大四学生，与项目发布者为师生关系；本项目设计装置为立式热虹吸式再沸器。
立式热虹吸再沸器机械设计说明书
. .理工大学本科课程设计立式热虹吸式再沸器机械设计说明书学院（系）：化工机械与安全学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：孔闯学号： 201242052指导教师：由宏新、代玉强评阅教师：完成日期： 2015.10.2理工大学Dalian University of Technolog摘要本课程设计主要任务是设计1台立式热虹吸式再沸器，作为丙烯-丙烷精馏塔的提馏段加热设备。
在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计和核算，本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核，包括再沸器各部分的结构说明，筒体壁厚的计算，封头壁厚的计算，管箱法兰和管板的计算，筒体和封头开孔及补强等。
通过3周的工作，已完成了再沸器的机械参数的计算，手工绘制了再沸器的装配图1和管板零件图1。
目录摘要 (I)1设计基础 (2)1.1项目背景 (2)1.2设计依据 (2)1.3技术来源及授权 (2)1.4项目简介 (2)2结构工艺说明 (1)2.1管程和壳程物料的选择 (1)2.2换热管 (1)2.3管板 (1)2.3.1 管板结构尺寸 (1)2.3.2 换热管与管板连接 (2)2.3.3 排管及管孔 (3)2.4折流板 (5)2.5接管及连接附件 (5)2.6安全泄放 (7)2.7耳式支座 (7)2.8管箱、管箱法兰与封头 (11)3强度计算 (13)3.1工艺参数计算结果表 (13)3.2计算条件 (14)3.3强度计算 (15)3.3.1 壳程圆筒计算 (15)3.3.2 前端管箱筒体计算 (16)3.3.3 前端管箱封头计算 (17)3.3.4 后端管箱筒体计算 (19)3.3.5 后端管箱封头计算 (20)3.3.6 开孔补强设计计算 (21)3.3.7 兼作法兰固定式管板计算 (24)3.3.8 管箱法兰计算 (33)4结论 (36)附录A 过程工艺与设备课程设计任务书 (38)1设计基础1.1项目背景本项目来源于理工大学过程装备与控制工程专业大四年级过程工艺与设备课程设计题目；设计者为过程装备与控制工程专业在校大四学生，与项目发布者为师生关系；本项目设计装置为立式热虹吸式再沸器。
立式热虹吸再沸器工艺的设计说明
立式虹吸再沸器工艺设计设计一台立式热虹吸再沸器，以前塔顶蒸汽冷凝为热源，加热塔底釜液使其沸腾。
前塔顶蒸汽组成：乙醇0.12，水0.88，均为摩尔分数，釜液可视为纯水。
具体条件及物性如下前言能源是国民经济和社会发展的重要物质基础。
我国资源总量较为丰富，但人均占有资源相对不足，能源和其它重要矿产资源的人均占有量仅为世界平均水平的一半。
化学工业在整个国民经济体系中占有相当重要的地位，其发展速度和水平直接制约着其它许多部门的发展;同时，化学工业又是能源消耗较多的部门，化学工业消耗的各种能源约占全国能源产量的9%，占全国工业耗能的23%。
目前，日趋严峻的资源、环境和安全约束以及市场竞争的压力，要求化学工业必须利用当今先进的技术，改善生产和管理，以实现更高效、低耗、清洁和安全的生产。
在石化企业中，再沸器是精馏塔的重要辅助设备之一，它提供了精馏过程所需的热量，其节能潜力非常大。
再沸器设计的好坏，操作正常与否，直接影响着精馏塔的分离效果。
为了有效的利用能源，对再沸器正确的选择和设计就显得十分重要。
流态化是一门旨在强化颗粒与流体之间接触和传递的工程技术。
近年来，由于生产实际需求的推动，流态化技术得到新的发展，取得的成果越来越多，其优点越来越为人们所认识，并且己经成为引人注目的前沿研究领域。
另外，在化工过程设计中，要应用到大量的基础物性数据。
开发一个数据库，包含这些基本的物性数据或者计算方法，在这些化工过程的设计中，就可以直接从数据库中查取有关的数据，省去烦琐的物性查取和计算的过程，简化设计，因此也是一项十分有意义的工作。
2立式热虹吸再沸器简介：热虹吸再沸器在化学工业中有非常广泛的应用，它具有非常高的传热系数，并且不需要泵来推动工艺流体的循环，从而使得设备费降低。
但是因为在热虹吸再沸器中流体流动和传热之间紧密相关，其设计过程十分复杂，要考虑到许多相关的因素，一般首先要根据工艺要求，同时考虑一些细节因素，选择再沸器的类型此基础上选择压力平衡计算式和传热计算式，进行工艺设计。
立式热虹吸式再沸器设计
论文题目:立式热虹吸式再沸器的设计院(部)名称:机械学院学生姓名:专业:学号:指导教师姓名:论文提交时间:论文答辩时间:学位授予时间: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。
本设计主要是对其工艺、结构等的设计，通过选用换热设备的型号和对国标的查找，设计出经济实用的化工设备。
再沸器的结构图使用AutoCAD二维绘图软件绘制，清楚地表达出结构尺寸，便于改进和生产。
主要介绍了再沸器的设计工作以及它在生产过程中处于的地位和作用，它是精馏塔不可或缺的一部分，它提供给精馏塔多次汽化所需的能量，它与冷凝器等都是换热设备。
关键词：再沸器汽化AutoCAD列管式换热器甲醇ABSTRACTDistillation is the physical separation unit operation which is achieved by the repeated distillation process of several vaporization and condensation, since the volatility of different materials vary from each other. And the energy required for vaporization is provided by the reboiler This is the role of the reboiler.Methyl reboiler is a heat exchanger, it is also a tube-type heat exchanger. In the manufacturer industry it plays a very important role, for it has direct impact on the product quality and yield .This design is mainly for its technology, structure design. By selecting the model and the national standards of the heat transfer exchanger, we can come up with the economic and practical design of chemical equipment. Reboiler structure diagram is drawn by the two-dimensional drawing software drawing AutoCAD.So we can clearly express the structure size and it is convenient for us for further improvement and production.Now we have completed the design of the reboiler and its role in the production process. It is an integral part of the distillation column, which provides the energy needed to vaporize several distillation columns. Along with condensers they are both the heat exchangers.Key words：Reboiler ；Vaporization ；AutoCAD ；distillation column heat exchanger ；methyl目录前言 (3)第一章再沸器基本参数 (5)1.1、设计任务和设计条件 (5)1.2、再沸器类型的选择 (6)1.3、流程的安排 (6)1.4、再沸器的热流量计算 (7)1.5、流体的有效平均温差 (7)1.6、传热面积的估算 (7)1.7、再沸器基本参数的初步确定 (8)1.7.1换热器型号 (8)1.7.2折流板 (8)1.7.3拉杆 (10)1.7.4 防冲板 (11)第二章再沸器机械强度设计 (12)2.1 壳体壁厚计算 (12)2.2 管箱壁厚计算 (13)2.3 封头壁厚计算 (14)2.4、管箱结构 (15)2.4.1 管箱结构尺寸确定 (15)2.4.2 管箱法兰 (16)2.4.3 垫片 (17)2.5、固定管板计算 (18)2.6、壳体、管子与管板连接结构设计 (22)2.6.1壳体与管板连接 (22)2.6.2管子与管板连接 (22)2.7、管板与管箱连接 (24)2.8、判断是否需要膨胀节 (24)2.9、开孔补强设计 (26)2.10、接管 (28)2.11、排气、排液 (29)2.12、支座的选择 (30)第三章结论 (33)主要参考文献 (33)致谢 (34)前言1、概述再沸器（也称重沸器）顾名思义是使液体再一次汽化。
立式热虹吸再沸器设计
294立式热虹吸再沸器的设计是否合理，直接关系到其“入口压力”，“出口降压”，和“气化率”等相关的指标。
因而，合理地设计立式热虹吸再沸器能够有效地提高其工作效率，同时也能有效地使其故障率降低。
1 工作原理要合理地设计立式热虹吸再沸器，首先要做到的就是了解其工作原理。
而立式热虹吸再沸器的工作原理主要有两个方面：1.1 循环立式热虹吸再沸器的第一个工作原理是循环。
首先液体从塔釜内流出，经过连接的管线进入再沸器内；然后液体将暂时被保存在静压头内；这时将液体加热，使其饱和程度达到能够气化的标准。
而这个标准的判断依据是流体的饱和压力要大于入口处的压力。
而为了清晰地呈现加热的进程，在再沸器底部装载的换热管都有明显的显热加热段。
然后就是液体被逐渐加热，逐渐沸腾、蒸发。
这是就完成了液体的气化。
而随着气化的完成，呈现出气化状态的液体会和尚未变化成气态的液体实现互相流动，而这就是所谓的蒸发阶段。
最后被气化的液体流出管道，又返回了塔釜之内。
这就完成了整个循环过程。
简化来说就是：塔釜内流出、加热气化、蒸发、回流。
1.2 传热与流动立式热虹吸再沸器的第二个工作原理就是传热与流动，而传热与流动分为五个阶段，具体分析如下：第一个阶段：液体流动传热阶段。
在这个阶段中，液体被存储在静压头中，而当液体存续在静压头中时，其操作压力将大于饱和压力。
而在这种情况下，就必须对液体进行加热处理。
第二个阶段：气泡流动传热阶段。
在这个阶段中，液体被高温加热逐渐产生了气泡。
随着气泡在液体内的分散与流动，其沸腾与破裂将实现热量的传递。
第三个阶段：塞状流动传热阶段。
在这个阶段中，液体的温度进一步升高，从而开始产生气化现象。
而随着气化现象的不断增加，气体与液体之间就实现了交互的上升与下降。
这个阶段的传热方式，除了沸腾传热外，还增加了气体与液体的对流传热。
第四个阶段：环状流动传热阶段。
在这个阶段中，随着气体的逐渐增多，气体的“剪应力”也逐渐的增加。
而当“剪应力”达到一定程度的时候，气体就会带动液体一起沿着换热器的管壁做向上的运动。
立式热虹吸式再沸器的设计
收稿日期：2009-10-27 作 者 简 介 ： 齐 福 来 (19 3 9 -)，男，高级 工 程 师，主 要从事 化 学工 程 设 计，化工工艺研究开发。 Tel：021-62805356 E-mail: flych@
4
3
2
1
0 0 10 20 30 40 50 60 70 液体压头,占管长的百分数
图 8 再沸器的计算热负荷与位差的关系图
差越大，液体循环量增加，蒸发比率下降，热负荷 也下降，但给操作带来方便和稳定。从计算得知当 位差为 50% 的管长时，其蒸发量约为 50%，使全管 的长度上都存在液体，减少了结垢的可能，他建议 采用此位差值。
沸器中用水作实验得到液体循环比率与温差的关系， 如图 6。
图 6 立式热虹吸式再沸器液体循环比率与温差的关系图
由图 6 看出：传热温差的变化影响着液体循环 比率，随着温差的加大，管内的液体蒸发，密度降低， 推动力使液体循环速率增加。在水系统时当温差达 到 15 K 时，液体的循环速率达到最大。进一步增加 温差，管内的气体量增加，摩擦压降增加，液体循 环速率则降低。
最大热负荷与温差：在立式热虹吸式再沸器的 实验中还发现了一种现象：Lee et al[3] 称为‘气锁’ （Vapor-Lock），在操作达到或者超过气锁时，传热 管内蒸发段的气 - 液混合物的流动压降大于 Za - Zc 产 生的静压头，将引起再沸器中的气液混合物倒流入 塔内，热虹吸现象达到破坏，再沸器的操作停止了。
由图 2（a）可知：塔内液面为 A 点，E 点为蒸发 流体返回塔处，B 点为再沸器液体进口点，也即下管 板处，D 点为蒸发流体离开加热管处，也即上管板处。 Kern[2，3] 建议 A 点应和 D 点同等高度以保持良好的液 体循环量。蒸发管内的液体蒸发在设计好的状况应该 均是泡核沸腾，因此在再沸器管内的流动液体的状况 由进口 B 点到出口 D 点以 C 点为分界线，下部分 Lb-c 为液体预热阶段，上部分Lc-d 为液体蒸发阶段。由图（2 b） 温度、压力概况图看出由进口 B 点，压力最高，温度 最低，在预热段由于是全液体的流动传热，传热系数 也较低，加热液体温度升高，而压力则随着液体上升 压力降低，当达到 C 点时液体开始蒸发，经过过冷泡 核沸腾和饱和泡核沸腾的状态，传热系数由于气泡的 扰动作用而增强。
立式热虹吸再沸器设计
2018年07月立式热虹吸再沸器设计王文宾郑跃华（四川凌耘建科技有限公司，四川成都610000）摘要：本文介绍利用TASC 软件设计立式热虹吸再沸器并重点关注热虹吸稳定性的设计。
关键词：热虹吸；再沸器；精馏1概述精馏中常用的再沸器有釜式（Kettle ）、热虹吸式（Thermosi⁃phon ）、强制循环式（Forced circulation ）。
而立式热虹吸再沸器因结构简单紧凑、占地面积小、传热系数大、不易结垢、设备投资少等特点在石油化工行业中广泛应用。
立式热虹吸再沸器的原理是：进入再沸器的工艺流体被加热后部分汽化，形成的汽液混合物密度较小，在塔和再沸器之间产生静压差，从而推动工艺流体在塔和再沸器之间循环，而不用借助泵。
立式热虹吸再沸器的设计比较复杂，循环量、汽化分率、热负荷、压降和再沸器的结构尺寸都是相关的。
了解工艺流体在换热管内加热沸腾的过程有助于对换热器的设计。
如图1所示，工艺流体在换热管内经历了五个阶段：液相流、泡状流、塞状流、环状流和雾状流阶段。
图1垂直管内两相流流形如图2所示，液体由精馏塔底部进入再沸器，在L BC 段受A-B 之间的静压的影响，液体沸点上升，不能达到沸腾温度，处于未汽化状态，L BC 段称为显热段。
液体在上升过程被加热，到C 点到达泡点开始沸腾，在L CD 段形成气液两相流，称为蒸发段。
图2立式热虹吸再沸器示意图2设计方法和步骤立式热虹吸再沸器计算分手算和软件计算。
目前常用的手算方法都是在Fair 法的基础上衍生出来的。
主要是分为以下几个步骤：（1）物性数据的获取（2）确定热负荷Q ，平均温差△T m ，初选传热系数K ，估算传热面积（3）假定再沸器出口汽化分率，确定循环量。
（4）计算换热器各部分压降与推动力（5）计算总传热系数并与初值进行比较。
在很多设计手册和文献中都有详细计算过程介绍，这里就不再赘述了。
而软件计算的原理和手算是一致的，只是计算过程由计算机求解。
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。
立式热虹吸换热器HTFS设计
立式热虹吸换热器HTFS设计摘要：介绍了立式热虹吸换热器的工作机理，阐述了使用HFTS设计立式热虹吸换热器的方法步骤。
关键词：立式热虹吸换热器HFTS一、概述热虹吸换热器分为卧式和立式两种，由于它的传热系数大，安装方便，在石油化工、医药行业、化工行业使用得比较广泛。
热虹吸作用的产生主要是由于塔釜内的静压头与再沸器内的两相流的摩擦压降和静压头总和的差产生的推动力的结果。
立式热虹吸换热器属于垂直管内的蒸发：立式热虹吸式再沸器的传热管是垂直的加热管，液体由底部进入，经加热沸腾由管的上部返回塔内。
在垂直管内被加热液体沸腾的过程参看图1。
由图 1 看出被加热液体在管内经历了五个阶段：液体预热阶段、过冷泡核沸腾、饱和泡核沸腾、液环状液膜运动传热、雾滴状。
实际上雾滴状的流动也叫干烧区。
从传热角度来说两个泡核沸腾的传热速率为最大。
为了避免干烧区在立式热虹吸式再沸器中出现，就必须加大液体的循环比。
立式热虹吸换热器的优点：1）设备被直接安装在塔旁由于管线系统简单，故设备造价低。
2）换热率很大，不易结垢，占地面积小；3）可用于真空和低压系统；立式热虹吸换热器的缺点：1）为获得好的循环，可能需要比较高的塔裙高度，参看图2；2）管长通常受塔裙高度、传热面积的限制；3）维修和清洗困难；4）不能用于有过流量和突然脉动可能的系统；当沸点有较高的提升时会使蒸汽的发生率较低。
二、HTFS设计2.1、准备物性数据选择HFTS设计型设计再沸器，壳侧为热流体，从HFTS数据库中选取加热介质。
管侧为冷流体，由于绝大多数情况下塔釜的物料组成为混合物，从数据库中难以选择合适的物质作为工艺介质，可利用ASPEN 程序选择合适的状态方程模拟得到该混合物的物性参数外，最可靠的方法还是要通过文献或专利商的工艺包文件获得。
2.2、换热器模型的定义模型定义就是输入换热器的工艺条件，包括定冷、热流股的相态变化和所进入的通道（进入壳侧还是管侧），以及流股的量、温度和操作压力等参数。
立式热虹吸再沸器的设计要点
立式热虹吸再沸器的设计要点作者：孙文强来源：《科技创新与应用》2018年第17期摘要：立式热虹吸再沸器在石油化工领域应用广泛，是重要的热量交换设备。
文章结合其工作原理，针对影响其运行状况的设计要点进行简要的论述，针对设计时经常遇到的问题提供解决办法。
希望能够为立式热虹吸再沸器设计的优化提供一些有益的帮助。
关键词：立式热虹吸再沸器；设计要点；解决办法中图分类号：TE967 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0074-02Abstract： Vertical thermosyphon reboiler is widely used in petrochemical industry and is an important heat exchange equipment. In accordance with its working principle， this paper briefly discusses the design essentials that affect its running condition， and provides solutions to the problems often encountered in the design. It is hoped that it can provide some useful help for the optimization of the design of the vertical thermosyphon reboiler.Keywords： vertical thermosyphon reboiler； design points； solution在石油化工领域，再沸器是重要的热量交换设备，设置于蒸馏塔底部。
其作用是利用加热介质将塔釜工艺介质部分气化，通过循环送回蒸馏塔，为分离过程提供能量。
立虹再沸器课程设计
立虹再沸器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解立虹再沸器的原理，掌握其构造和功能，并能够描述其工作过程。
2. 学生能够运用立虹再沸器相关的科学知识，解释实际生活中的热力学现象。
3. 学生能够掌握与立虹再沸器相关的关键术语，并能在语境中正确使用。
技能目标：1. 学生能够通过观察和实验操作，对立虹再沸器进行拆解和分析，提升实验操作和观察能力。
2. 学生能够运用所学的知识，设计简单的立虹再沸器实验，培养创新思维和问题解决能力。
3. 学生能够在小组合作中，有效沟通和协作，共同完成立虹再沸器的实验任务。
情感态度价值观目标：1. 学生能够对立虹再沸器产生兴趣，激发对科学学习的热情，培养积极探索的科学精神。
2. 学生通过学习立虹再沸器的应用，认识到科学技术在生活中的重要性，增强科技改变生活的意识。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养团结协作和公平竞争的价值观。
本课程针对年级学生的认知水平和兴趣特点进行设计，结合教材内容，通过实践操作和小组讨论，使学生在掌握知识的同时，提高技能和情感态度价值观的全面发展。
教学要求注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，鼓励学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。
通过本课程的学习，期望学生能够达到以上所述的具体学习成果。
二、教学内容本章节教学内容以教材中“热力学”单元的“立虹再沸器”为主题，内容包括：1. 立虹再沸器的原理与构造：讲解立虹再沸器的基本原理，引导学生了解其内部构造，掌握各部分功能。
2. 立虹再沸器的工作过程：通过图示和实验演示，使学生理解立虹再沸器的工作过程，掌握热量传递和相变原理。
3. 立虹再沸器的实际应用：分析立虹再沸器在工业和生活中的应用实例，让学生了解其重要性。
4. 实验操作与观察：指导学生进行立虹再沸器的拆解、组装和实验操作，培养实验技能和观察能力。
5. 小组讨论与问题解决：组织学生进行小组讨论，探讨立虹再沸器相关的问题，提高学生的问题解决能力。
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大连理工大学本科课程设计立式热虹吸式再沸器机械设计说明书
学院（系）：化工机械与安全学院
专业：过程装备与控制工程
学生姓名：孔闯
学号：201242052
指导教师：由宏新、代玉强
评阅教师：
完成日期：2015.10.2
大连理工大学
Dalian University of Technolog
摘要
本课程设计主要任务是设计1台立式热虹吸式再沸器，作为丙烯-丙烷精馏塔的提馏段加热设备。
在大三下学期的时候已经初步完成了再沸器的工艺部分的设计和核算，本次设计主要进行再沸器的机械部分的计算及校核，包括再沸器各部分的结构说明，筒体壁厚的计算，封头壁厚的计算，管箱法兰和管板的计算，筒体和封头开孔及补强等。
通过3周的工作，已完成了再沸器的机械参数的计算，手工绘制了再沸器的装配图1张和管板零件图1张。
目录
摘要 (I)
1设计基础 (2)
1.1项目背景 (2)
1.2设计依据 (2)
1.3技术来源及授权 (2)
1.4项目简介 (2)
2结构工艺说明 (1)
2.1管程和壳程物料的选择 (1)
2.2换热管 (1)
2.3管板 (1)
2.3.1 管板结构尺寸 (1)
2.3.2 换热管与管板连接 (2)
2.3.3 排管及管孔 (3)
2.4折流板 (5)
2.5接管及连接附件 (6)
2.6安全泄放 (7)
2.7耳式支座 (8)
2.8管箱、管箱法兰与封头 (11)
3强度计算 (13)
3.1工艺参数计算结果表 (13)
3.2计算条件 (14)
3.3强度计算 (15)
3.3.1 壳程圆筒计算 (15)
3.3.2 前端管箱筒体计算 (16)
3.3.3 前端管箱封头计算 (18)
3.3.4 后端管箱筒体计算 (19)
3.3.5 后端管箱封头计算 (20)
3.3.6 开孔补强设计计算 (21)
3.3.7 兼作法兰固定式管板计算 (24)
3.3.8 管箱法兰计算 (34)
4结论 (36)
附录A 过程工艺与设备课程设计任务书 (38)
1设计基础
1.1项目背景
本项目来源于大连理工大学过程装备与控制工程专业大四年级过程工艺与设备课
程设计题目；
设计者为过程装备与控制工程专业在校大四学生，与项目发布者为师生关系；
本项目设计装置为立式热虹吸式再沸器。
1.2设计依据
过程工艺与设备课程设计任务书（见附录A）
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009
《压力容器》GB 150-2011
《热交换器》GB/T 151-2014
《长颈对焊法兰》JB/T 4703-2000
《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T 17395-2008
《钢制压力容器封头》JB/T 4746-2002
《承压设备无损检测》NB/T47013-2015
《石油化工钢制管法兰用紧固件》SH/T 3404-2013
1.3技术来源及授权
《化工单元过程及设备课程设计》，匡国柱、史启才主编，化学工业出版社，2002
年。
《化学化工物性数据手册》（有机卷），刘光启、刘杰主编，化学工业出版社，2002
年。
《化工原理》（下册），大连理工大学，高等教育出版社，2009年。
SW6-2011化工设备设计软件
1.4项目简介
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、
炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
板式精馏塔是常见的精馏分离设备，结构上，
板式精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板，塔中部适宜位置设有进料板，两相在
塔板上相互接触和分离。
在板式塔提馏段底部会设置再沸器，再沸器的作用是将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以连续进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。
立式热虹吸再沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环。
这种再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。
同时，由于结构上的原因，壳程不能采用机械方法清洗，因此不适宜用于高粘度或较脏的加热介质；而且，由于是立式安装，因而会增加塔的裙座高度。
为提高本项目的设计计算准确性，本设计采用了业内常用的化工设备设计软件SW6-2011进行计算校核。