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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。
立式热虹吸再沸器设计
立式热虹吸再沸器简介图14.立式热虹吸再沸器（1）立式热虹吸再沸器是利用热介质在壳侧提供热量将管侧工艺流体加热沸腾的管壳式换热器，它是自然循环的单元操作，动力来自与之相连的精馏塔塔釜液位产生的静压头和管内流体的密度差。
（2）立式热虹吸再沸器广泛地应用于化与卧式相比, 其循环速率高, 传热膜系数高。
但是, 工业上应用的立式热虹吸再沸器其加热督要有一定高度才能获得较高的传热速率, 而塔底液面与再沸器上部管板约为等高, 这样就提高了塔底的标高, 使设备安装费增加, 并且设备的清洗和维修也困难。
（3）立式热虹吸再沸器的不稳定性, 往往是由于两相流的不稳定流型所致。
在立式热虹吸管内蛇两相流沸腾流型, 自下而上相继出现（4）鼓泡流、弹状流、环状流及环雾流等。
弹状流的大汽抱的不断出现与破裂, 激发了操作的不稳定性。
（5）立式热虹吸再沸器与卧式相比, 虽有较好的防垢性能, 但对于粘度大的物料, 例如, 石按化工中一些高分子聚合物, 也常因结垢堵塞管道, 而要定期清除垢物。
严重的情况下, 运转一年就会将再沸器中绝大部分管子堵死, 垢物的清除费力费时, 十分困难。
（6）一般立式热虹吸式的管程走工艺液体，壳程走加热蒸汽。
改善立式热虹吸再沸器的操作性能, 强化其传热, 具有十分重要的意义其特点有：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.3.1.1 立式热虹吸再沸器的选用和设计计算步骤（1）强制循环式:适于高粘度,热敏性物料,固体悬浮液和长显热段和低蒸发比的高阻力系统。
（2）内置式再沸器:结构简单.传热面积小,传热效果不理想.釜内液位与再沸器上管板平齐3.1.2 设计方法和步骤：立式热虹吸式再沸器的流体流动系统式有塔釜内液位高度Ι、塔釜底部至再沸器下部封头的管路Ⅱ、再沸器的管程Ⅲ及其上部封头至入塔口的管路Ⅳ所构成的循环系统。
由于立式热虹吸再沸器是依靠单相液体与汽液混合物间的密度差为推动力形成釜液流动循环，釜液环流量，压力降及热流量相互关联，因此，立式热虹吸再沸器工艺设计需将传热计算和流体力学计算相互关联采用试差的方法，并以出口气含率为试差变量进行计算。
卧式热虹吸再沸器的压力平衡计算
其沸腾过程发生在浸没静止液体池中的管束表 面；而卧式热虹吸再沸器和立式热虹吸再沸器都 是典型的流动沸腾换热器。立式热虹吸再沸器的 沸腾一般发生在管侧，其结构和配管简单，且管 内易于清洗，所以常用于易结垢的情况，但是不 适用于大热通量、液体黏度大于 0.5mPa·s 或塔不 方便抬高的场合；卧式热虹吸再沸器的沸腾流体 在壳侧流动，壳体形式多样，也适于液体黏度大
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2019 年第 38 卷
于 0.5mPa·s 但小于 2.0mPa·s、沸腾范围广、热流 密度大的流体[2]，且运行比立式热虹吸再沸器更 稳定，同一负荷、同一气化率下需要的安装高度 也比立式热虹吸再沸器低，对于同条件下的再沸 器，由于壳侧的受迫流动[3]，卧式热虹吸再沸器 的沸腾传热膜系数基本可以达到釜式热虹吸再沸 器的池式沸腾传热膜系数，并大于立式热虹吸再 沸器的最大热通量，因此卧式热虹吸再沸器的适 用性更强，应用范围也更广泛。但是卧式热虹吸 再沸器的缺点是，由于壳程形式的多样性，其两 相流管线长且复杂，因此该类再沸器的安装高度 需要进行详细设计核算，以防止卧式热虹吸再沸 器在运行过程中出现流动不均匀或压力不平衡而 导致塔器无法安全稳定运行。
1 卧式热虹吸再沸器安装高度计算 方法
热虹吸再沸器的安装高度是指与再沸器相连的
塔与再沸器之间的相对位置，是保证精馏塔和再沸
器稳定运行的重要参数。计算基础为：∆Pt（系统推 动力）≥∆Pz（系统阻力）[4]。下文结合图 1 以及传
热设计软件 HTRI7.0 中相关知识内容对卧式热虹吸
再沸器安装高度计算方法进行详细说明。
由于气体流速大于液体流速，从而产生了一个“液
体滞留量”，因此两相流的实际密度一般远大于均
热虹吸再沸器原理
热虹吸原理虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处.由於管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动.利用红吸现象很快就可将容器内的水抽出.虹吸管是人类的一种古老发明,早再公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管.事实上,虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的,在真空里也能产生虹吸现象.使液体向上升的力是液体间分子的内聚力.在发生虹吸现象时,由於管内往外流的液体比流入管子内的液体多,两边的重力不平衡,所以液体就会继续沿一个方向流动.在液体流入管子里,越往上压力就越低.如果液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡(由空气或其他成分的气体构成),虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的.因为气泡会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用,因此管子一定要装满水.在正常的大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力.设想一下，太阳能集热器内储满冷水，当太阳能集热器吸收太阳能时，里面的水受热膨胀，密度变小，就上升到上面的热交换器中。
而密度较大的冷水则回流到集热器的底部，在吸收了热能后，继续膨胀上升···热循环运动被称为热虹吸效应，集热器和热交换器之间的温差越大，水体在两者之间的循环流动的速度越快。
热虹吸式再沸器热虹吸再沸器依靠塔釜内的液体静压头核再沸器内两相流的密度差产生推动力形成热虹吸式运动。
热虹吸式再沸器利用再沸器中气—液混合物和塔底液体的密度差为推动力，增加流体在管内的流动速度，减少了污垢的沉积，提高了传热系数，装置紧凑，占地面积小可以分为立式热虹吸式再沸器和卧式热虹吸式再沸器。
一般立式热虹吸式的管程走工艺液体，壳程走加热蒸汽；卧式热虹吸式再沸器的蒸发侧不加限制，可以根据工艺要求，如蒸发量大小和是否容易结垢来选择流径。
热虹吸再沸器原理
熱虹吸原理虹吸現象是液態分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升後再流到低處.由於管口水面承受不同的大氣壓力,水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相同的高度,水就會停止流動.利用虹吸現象很快就可將容器內的水抽出.虹吸管是人類的一種古老發明,早在西元前1世紀,就有人造出了一種奇特的虹吸管.事實上,虹吸作用並不完全是由大氣壓力所產生的,在真空裏也能產生虹吸現象.使液體向上升的力是液體間分子的內聚力.在發生虹吸現象時,由於管內往外流的液體比流入管子內的液體多,兩邊的重力不平衡,所以液體就會繼續沿一個方向流動.在液體流入管子裏,越往上壓力就越低.如果液體上升的管子很高,壓力會降低到使管內產生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成),虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的.因為氣泡會使液體斷開,氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0,從而破壞了虹吸作用,因此管子一定要裝滿水.在正常的大氣壓下,虹吸管的作用比在真空時好,因為兩邊管口上所受到的大氣壓提高了整個虹吸管內部的壓力.設想一下，太陽能集熱器內儲滿冷水，當太陽能集熱器吸收太陽能時，裏面的水受熱膨脹，密度變小，就上升到上面的熱交換器中。
而密度較大的冷水則回流到集熱器的底部，在吸收了熱能後，繼續膨脹上升···熱迴圈運動被稱為熱虹吸效應，集熱器和熱交換器之間的溫差越大，水體在兩者之間的迴圈流動的速度越快。
熱虹吸式再沸器熱虹吸再沸器依靠塔釜內的液體靜壓頭核再沸器內兩相流的密度差產生推動力形成熱虹吸式運動。
熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣—液混合物和塔底液體的密度差為推動力，增加流體在管內的流動速度，減少了污垢的沉積，提高了傳熱係數，裝置緊湊，占地面積小可以分為立式熱虹吸式再沸器和臥式熱虹吸式再沸器。
一般立式熱虹吸式的管程走工藝液體，殼程走加熱蒸汽；臥式熱虹吸式再沸器的蒸發側不加限制，可以根據工藝要求，如蒸發量大小和是否容易結垢來選擇流徑。
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
热虹吸再沸器
热虹吸再沸器毕康【摘要】换热器是冷热流体进行热量传递的重要化工单元设备。
在给定的工艺条件和操作条件下,立式热虹吸再沸器是一种通过沸腾传热完成热量传递功能,同时又具有一定汽化空间的特殊换热设备。
【期刊名称】《科学家》【年(卷),期】2016(004)004【总页数】2页(P37-38)【关键词】再沸器;换热器;沸腾传热【作者】毕康【作者单位】郑州大学,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TQ05虹吸现象是液体从较高的液位的一端由管道经过一段高出液体水平面的管段自发流向较低液位的另一端的现象，是由于液体在重力作用下向下流动后在管道中产生真空，在真空与外界气压压差作用下把液体吸上来。
热虹吸现象和虹吸现象是不同的概念，只是热虹吸现象与虹吸现象有所相似。
热虹吸现象是液体被加热后部分汽化，形成汽液混合物，被加热的混合物体积膨胀变大而密度变小上升使混合物间形成密度差致使较冷的液体及时补充过来的现象。
热虹吸的推动力是气相和液相的密度差，是一种自然循环，当然也是一种热循环效应。
再沸器一般是间壁式换热器中的管壳式换热器，是一种通过沸腾传热完成热量传递功能同时又具有一定汽化空间的特殊换热设备。
其主要类型有立式再沸器、卧式再沸器、釜式再沸器和内置式再沸器。
其中从循环动力来看又有热虹吸式的和强制循环式的。
再沸器是精馏工艺中精馏塔非常重要的辅助设备。
精馏工艺中釜液由精馏塔塔底进入到再沸器中，一般情况下在再沸器中约有25％～30％的液体被汽化，已经汽化的两相流体又流进精馏塔中，其中的气相组分向上通过塔盘，液相组分则流到精馏塔塔底。
工艺过程中，再沸器其主要作用是将精馏塔的釜液蒸发，并维持塔中的上升蒸汽量，若介质清洁不易堵塞，可以选用立式热虹吸再沸器。
立式热虹吸再沸器的热流体流经壳程，沸腾过程在管程进行，由塔釜内液面高度提供流动循环的驱动压头。
一般情况下，再沸器的上管板与塔釜内液面在同一高度，而且在真空条件下，塔釜液面的高度为换热管管束长度的0.5～0.8倍。
热虹吸式重沸器原理
热虹吸式重沸器原理是什么？
依靠重沸器安装位置低于塔底标高而形成的一定位差，使塔底液体自动流出，并由重沸器底部流入重沸器，在重沸器内部分液体被加热汽化，形成气液混合物，密度显著变小，从而在重沸器的入口和出口产生静压差，工艺流体不用泵就可以自然循环回塔，完成操作过程。
釜式重沸器
热虹吸式重沸器与釜式重沸器有何区别?
(1)卧式热虹吸式重沸器体积小得多;
(2)热虹吸式重沸器中油品经加热、升温,部分要气化相变,但器内没有气化空间,不进行气、液分离;釜式重沸器本身有蒸发空间;
(3)热虹吸式重沸器由于是沸腾传热,传热系数很大,因而虽然传热面积较小,但加热负荷却很大;
(4)釜式重沸器相当于塔的一块理论塔盘。
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。
热虹吸式再沸器原理
热虹吸式再沸器原理
热虹吸式再沸器是一种用于汽车冷却系统的元件，主要用于控制冷却液的回流和再沸腾过程。
工作原理如下：
1. 热虹吸式再沸器通常安装在汽车发动机冷却系统的上部。
冷却液通过进水口进入再沸器。
2. 冷却液在再沸器内部通过细小的通道，通道内有许多微小的孔，形成了许多微小的喷雾雾化。
3. 当发动机的温度升高，冷却液中的水分开始沸腾。
沸腾产生的蒸汽和冷却液一起进入再沸器。
4. 在再沸器内，冷却液和蒸汽通过喷雾雾化的作用形成一个混合的气体和液体的不稳定环境。
5. 在该不稳定环境下，蒸汽会被冷却液捕获并凝结成水滴，然后落回到再沸器中的冷却液中。
6. 由于沸腾和冷凝的循环，热虹吸式再沸器可以有效地将热量从发动机冷却液中传递给外部环境。
7. 冷却液经过再沸器后，温度降低且流动速度减慢，然后返回到发动机冷却系统中。
热虹吸式再沸器的工作原理利用了气液的相变和喷雾雾化的原理，可以提高冷却液的冷却效果，并提高发动机的热效率。
它可以减少发动机的热损失，并提供更好的冷却性能。
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。
化工原理——再沸器设计
0.5
ρ tp = ρV (1 − RL ) + ρ b RL
管程出口管内两相流密度以出口气含率计算。
x = xe
（2）循环阻力△Pf △Pf=△P1 + △P2 + △P3 + △P4 + △P5 ①管程进口阻力△P1 ②传热管显热段阻力△P2 ③传热管蒸发段阻力△P3 ④管内动能变化产生阻力△P4 ⑤管程出口段阻力△P5 p.98~100
卧式热虹吸： 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。 占地面积大，传 热系数中等，维 护、清理方便。 塔釜提供气液分 离空间和缓冲间。
强制循环式：
适于高黏度、 热敏性物料， 固体悬浮液和 长显热段和 低蒸发比的 高阻力系统。
釜式再沸器：
可靠性高， 维护、清理方便。 传热系数小， 壳体容积大， 占地面积大， 造价高， 易结垢。
∆PD − ∆Pf ∆PD
= 0.01 ~ 0.05
上述比值太大，则应降低xe 上述比值太小，则应升高xe --重新假设传热系数K和气含率xe重复上述计算过程， 直至满足传热和流体力学要求。
2 c 3 c 1/ 3
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）
பைடு நூலகம்K=
1 d0 d0 d0 1 + Ri + Rw + RO + αi di di α0 dm
AP − AC H= ×100% AC
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。
热虹吸再沸器
1、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。但由于结构上的原因，壳程不能采用机械方法洗涤，因此不适宜用于高粘度或较脏的加热介质。同时由于是立式安装
工程上对再沸器的基本要求是操作稳定、调节方便、结构简单、加工制造容易、安装检修方便、使用周期长、运转安全可靠，同时也应考虑其占地面积和安装空间高度要合适。一般说来，同时满足上述各项要求是困难的，故在设计上应进行全面分析、综合考虑，找出主要的、起决定性作用的要求，然后兼顾一般，选择一种比较合理的再沸器形式。
一般在满足工艺要求的前提下，应该先考虑选用立式热虹吸再沸器，因为它具有上述一系列的突出优点和优良性能。
再沸器设计
再沸器采用管壳式热交换器时，其工艺设计与前面介绍的方法大同小异，主要差别在于换热器热负荷采用相变热计算方法，管壳内外传热膜系数采用有相变时的计算方法。另外再沸器结构形式不同会导致工艺设计方法有些差异。
4、釜式再沸器由一个带有气液分离空间的壳体和一个可抽出的管束组成，管束末端有溢流堰，以保证管束能有效地浸没在液体中。溢流堰外侧空间作为出料液体的缓冲区。再沸器内液体的装填系数，对于不易起泡沫的物系为80%，对于易起泡沫的物系则不超过65%。釜式再沸器的优点是对流体力学参数不敏感，可靠性高
2、卧式热虹吸再沸器也是利用塔底单相釜液与再沸器中气液混合物的密度差维持循环。卧式热虹吸再沸器的传热系数和釜液在加热段的停留时间均为中等，维护和清理方便，适用于传热面积大的情况，对塔釜液面高度和流体在各部位的压降要求不高，可适于真空操作，出塔釜液缓冲容积大，故流动稳定。缺点是占地面积大。
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。
立式热虹吸再沸器的设计要点
2018年17期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application立式热虹吸再沸器的设计要点孙文强（中国寰球工程有限公司北京分公司，北京100012）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 pro 鄄vides 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作者简介：孙文强（1986，01-），男，工程师，硕士研究生，从事换热器设计工作。
虹吸式重沸器工作原理
虹吸式重沸器工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊虹吸式重沸器的工作原理，这可真是个超有趣的玩意儿！
想象一下，虹吸式重沸器就像一个神奇的魔法师，能把液体变来变去呢！它主要由一个壳体和里面的管道组成，就好像是一个精心设计的魔法盒子。
当液体进入这个魔法盒子后呀，加热就开始咯！就如同给它注入了神奇的力量。
液体被加热后部分变成了蒸汽，哇哦，这不就像是魔法生效了嘛！这些蒸汽会上升，在壳体的顶部聚集。
那情景，就好像是蒸汽们在开一场热闹的派对！这时候，神奇的事情发生啦，由于重力的作用，这些蒸汽又会产生一种“吸引力”，把下面的液体也给吸上来，这不就是虹吸效应嘛！就像是有只无形的手在拉扯着。
比如说咱们煮开水的时候，水沸腾变成蒸汽往上跑，但同时也会带动下面的水跟着往上涌，这其实就是虹吸原理在起作用呢！有意思吧？
然后呢，被吸上来的液体继续被加热，如此循环往复，不断进行着这个奇妙的过程。
这不就是大自然的一场奇妙舞蹈嘛！
虹吸式重沸器在很多工业领域都大显身手呢，它就像一个默默无闻却又超级厉害的幕后英雄，为各种生产过程提供着强大的支持！
我觉得呀，虹吸式重沸器真的是太神奇啦！它用这么简单的原理却能发挥出如此巨大的作用，真的是让人大开眼界！我们可得好好感谢科学家们的聪明才智，让我们能享受到这样厉害的技术成果！。
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熱虹吸原理
虹吸現象是液態分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升後再流到低處.由於管口水面承受不同的大氣壓力,水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相同的高度,水就會停止流動.利用虹吸現象很快就可將容器內的水抽出.
虹吸管是人類的一種古老發明,早在西元前1世紀,就有人造出了一種奇特的虹吸管.
事實上,虹吸作用並不完全是由大氣壓力所產生的,在真空裏也能產生虹吸現象.使液體向上升的力是液體間
分子的內聚力.在發生虹吸現象時,由於管內往外流的液體比流入管子內的液體多,兩邊的重力不平衡,所以液體就會繼續沿一個方向流動.在液體流入管子裏,越往上壓力就越低.如果液體上升的管子很高,壓力會降低到使
管內產生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成),虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的.因為氣泡會使液體斷開,氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0,從而破壞了虹吸作用,因此管子一定要裝滿水.在正常的
大氣壓下,虹吸管的作用比在真空時好,因為兩邊管口上所受到的大氣壓提高了整個虹吸管內部的壓力.
設想一下，太陽能集熱器內儲滿冷水，當太陽能集熱器吸收太陽能時，裏面的水受熱膨脹，密度變小，
就上升到上面的熱交換器中。
而密度較大的冷水則回流到集熱器的底部，在吸收了熱能後，繼續膨脹上升···熱迴圈運動被稱為熱虹吸效應，集熱器和熱交換器之間的溫差越大，水體在兩者之間的迴圈流動的速度越快。
熱虹吸式再沸器
熱虹吸再沸器依靠塔釜內的液體靜壓頭核再沸器內兩相流的密度差產生推動力形成熱虹吸式運動。
熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣—液混合物和塔底液體的密度差為推動力，增加流體在管內的流動速度，減少了污垢的沉積，提高了傳熱係數，裝置緊湊，占地面積小
可以分為立式熱虹吸式再沸器和臥式熱虹吸式再沸器。
一般立式熱虹吸式的管程走工藝液體，殼程走加熱蒸汽；臥式熱虹吸式再沸器的蒸發側不加限制，可以根據工藝要求，如蒸發量大小和是否容易結垢來選擇流徑。
臥式熱虹吸式再沸器的安裝高度低於立式，其迴圈推動力較大，迴圈量也較大。
熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣—液混合物和塔底液體的密度差為推動力，增加流體在管內的流動速度，減少了污垢的沉積，提高了傳熱係數，裝置緊湊，占地面積小。
熱虹吸式再沸器的停留時間短，適用於要求短停留時間的物系。
另外有用其傳熱係數大，對於要求大面積換熱的情況比較合適。
其中的立式熱虹吸式再沸器如為真空操作，則不適宜黏性較大的液體和帶固體物料，同時還要求塔裙的高度較高。
臥式熱虹吸式再沸器則對塔釜液位核壓降要求不高，比較適用於真空精餾。
精餾塔安裝高度比熱虹吸式再沸器高使塔底物料進入熱虹吸式再沸器有一定的靜壓頭，用蒸氣給重沸器物料加熱後使重沸器內物料輕組份氣化後產生密度差，塔底物料與重沸器中物料存在密度差後產生推動力，使塔底物料進入重沸器，重沸器中的物料進科塔內，是一個內迴圈過程，所以熱虹吸式再沸器內物料進入塔內的是氣液兩相。