【正文】 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造容易、安裝檢修方便、使用 周期長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，同時(shí)也應(yīng)考慮其占地面積和安裝空間高度要合適。這種再沸器具有傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，釜液在加熱段的停留時(shí)間短，不易結(jié)垢，調(diào)節(jié)方便，占地面積小，設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于是立式安裝，增加了塔的裙座高度，但可以考慮采用耳式支座。臥式熱虹吸再沸器的傳熱系數(shù)和釜液在加熱段的停留時(shí)間均為中等，維護(hù)和清理方便，適用于傳熱面積大的情況，對(duì)塔釜液面高度和流體在各部位的壓降要求不高，可適于真空操作，出塔釜液緩沖容積大，故流動(dòng)穩(wěn)定。 立式及臥式熱虹吸再沸器本身沒(méi)有氣、液分離空間和緩沖區(qū)，這些均由塔釜提供。 臥式再沸器：工藝物流測(cè)在殼程，傳熱系數(shù)中偏高，投資適 中，占地面積大，裙座高度低，汽化率為 3%35%。 (4)釜式再沸器由一個(gè)帶有氣液分離空間的殼體和一個(gè)可抽出的管束組成，管束末端有溢流堰，以保證管束能有效地浸沒(méi)在液體中。再沸器內(nèi)液體的裝填系數(shù)，對(duì)于不易起泡沫的物系為 80%，對(duì)于易起泡沫的物系則不超過(guò) 65%。 (5)內(nèi)置式再沸器是將再沸器的管束直接置于塔釜內(nèi)而成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)比釜式再沸器低；缺點(diǎn)是由于塔釜空間容積有限，傳熱面積不能太大，傳熱效果不夠理想。根據(jù)換熱器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)，并畫(huà)出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)圖和零件圖。其繪圖功能包括基本曲線的點(diǎn)、直線、圓弧、矩形、樣條線、中心線、輪廓線、等距線和剖面線等以及高級(jí)曲線的多邊形、橢圓、孔 /軸、波浪線、雙折線、公式曲線、填充、箭頭、點(diǎn)和齒輪等圖形的繪制。 (2)工程標(biāo)注 CAXA 電子圖板依據(jù)《機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，提供了對(duì)工程圖進(jìn)行尺寸標(biāo)注、文字標(biāo)注和工程符號(hào)標(biāo)注的一整套方法。其工程符號(hào)類標(biāo)注包括基準(zhǔn)代號(hào)、粗糙度、形位公差、焊接符號(hào)和剖切符號(hào)等。 (3)標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù) CAXA 電子圖板提供了豐富的參量化圖庫(kù)，共有 20 大類， 1000 余種， 2 萬(wàn)多個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)圖符，涉及機(jī)械行業(yè)的連接件、緊固件、軸承、法蘭、密封件、潤(rùn)滑件、電機(jī)、夾具等，電氣行業(yè)的連接件、開(kāi)關(guān)、半導(dǎo)體、電子管、邏輯單元、轉(zhuǎn)換器等，液壓氣動(dòng)的各類零部件，以及液壓零件圖庫(kù)、農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件圖符、軸承 零件圖符、腹板式齒輪零件圖符等等，可以滿足用戶多方面的繪圖要求。 (4)數(shù)據(jù)接口 5 CAXA電子圖板提供了豐富的數(shù)據(jù)接口：它全面支持各種版本的 DWG、 DXF文件；可將 DWG/DXF 文件批量轉(zhuǎn)換為 EXB 文件，并可設(shè)置轉(zhuǎn)換的路徑；可讀入 WMF、 HPGL 圖形文件；可讀入和輸出 IGES 格式文件；可讀入以文本形式生成的數(shù)據(jù) DAT 文件，獲取 CAXA 加工軟件的幾何數(shù)據(jù)。 第 二 章 再沸器的 工藝 設(shè) 計(jì) 6 工藝流程圖如圖（ 21）所示： T IT IL IF IF IF IT IL IL I圖 例截 止 閥泵壓 力 表疏 水 閥氣 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 閥流 量 計(jì) F I酒 精 儲(chǔ) 罐蒸 汽廢 液1 2 3 排 廢 器4 5 % 酒 精 進(jìn)自 來(lái) 水 冷 卻 出自 來(lái) 水 冷 卻 進(jìn)回 流 罐冷 凝 器 冷 凝 器 冷 凝 器再沸器蒸餾塔 圖 21 工藝流程圖 原酒精濃度在 40~45%條件下，進(jìn)料量為 3m179。/h、廢酒精排放濃度 ≤%的設(shè)計(jì)要求。 酒精的學(xué)名叫乙醇，它是沸點(diǎn)為 攝氏度，而水的沸點(diǎn) 為 100 攝氏度。 當(dāng)然，在蒸餾塔工作溫度下，水也會(huì)有部分蒸發(fā)，所以通過(guò)這種普通的精餾方法制成的酒精純度都不會(huì)太高，一般為 95％，當(dāng)然也可以通過(guò)高純度的精餾法可以制成 96％純度的酒精。當(dāng)酒精達(dá)到一定的濃度，再進(jìn)入蒸餾塔中蒸餾。 從蒸餾塔中蒸餾出的酒精成品濃度 ≥80%進(jìn)入酒精儲(chǔ)罐，還有一部分進(jìn)入回流罐，經(jīng)過(guò)冷凝器再進(jìn)入蒸餾塔中回收利用。 再沸器的主要附屬設(shè)備是排廢器，按一般要求達(dá)到環(huán)境允許排放標(biāo)準(zhǔn)即可。 工藝條件 工藝條件如表 21 所示 表 21 工藝條件 序 號(hào) 名 稱 指 標(biāo) 管程 殼程 1 設(shè)計(jì)壓力 /MPa 2 工作壓力 /MPa 3 設(shè)計(jì)溫度 ℃ 130 160 4 工作溫度 ℃ 120 150 5 介質(zhì)名稱 酒精 蒸汽 6 腐蝕裕度 /mm 0 0 7 容器類別 Ⅰ 8 焊接接頭系數(shù) 該換熱器的工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)如下。盡管酒精的腐蝕性較小，但考慮到酒精產(chǎn)品的純度要求較高，為此將換熱器的管子和殼體均采用不銹鋼制造。 的 確定 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)溫度來(lái)設(shè)計(jì)該設(shè)備。 8 故殼程蒸汽的定性溫度為 T=(160+130)/2=145(℃ ) 管程流體的定性溫度為 t=（ 130+130） /2=130（ ℃ ） 殼程凝液在 145℃ 下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 ρ0=859kg/m3 定壓比熱容 Cp0= J/（ kg ℃ ） 熱導(dǎo)率 λ0=（ m ℃ ） 動(dòng)力黏度 η0=（ m s） 潛熱： r0=1704 kJ/kg 管程流體在 130℃ 下的物料數(shù)據(jù)： 密度 ρi=950 kg/m3 定壓比熱容 Cpi= kJ/（ kg℃ ） 熱導(dǎo)率 λi= W/（ m℃ ） 動(dòng)力黏度 ηi= kg/（ m s） 汽相密度 ρv= kg/m3 汽相黏度 ηv= kg/（ m s） 熱流量 計(jì)算 對(duì)于有相變化的單組分飽和蒸汽冷凝過(guò)程，則依冷凝量和冷凝蒸汽的冷凝熱確定： Φ=Dr （ 21） 式中， Φ 為熱流量， W； D 為蒸汽冷凝質(zhì) 量流量， kg/s； r 為飽和蒸汽的冷凝熱， kJ/kg；蒸汽的冷凝量為 6908kg/h。 的確定 ，并計(jì)算出流體的有效平均溫差 設(shè)計(jì)時(shí)初算平均溫差 Δtm，均將換熱過(guò)程先看做逆流過(guò)程計(jì)算 對(duì)于逆流或并流換熱過(guò)程，其平均溫差可按式（ 22）進(jìn)行計(jì)算： Δtm=Δt2Δt1㏑ Δt2Δt1 =130140130160㏑ )130140()130160(???? =（ K） （ 22） 式中 Δt Δt2 分別為大端溫差與小端溫差。由于酒精腐蝕性小是清潔流體，故可以選用 d0=φ25x2 的不銹鋼管。 ⑤ 管子根數(shù)：對(duì)于已定的傳熱面積，當(dāng)選定管徑和管長(zhǎng)后，由式 n=LdAp0π進(jìn)行計(jì)算 n=Ap/() （ 25） =80/()=≈425根 ⑥ 管程數(shù)：初選 1 ⑦ 管子排列方式：管子在管板上的排列，應(yīng)力求分布均勻、緊湊，一般選正三 角形排列如圖 22 所示 圖 22 10 (2)平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)： 平均傳熱溫差校正系數(shù)有 R=7013080160??= （ 26） P=7016070130??= （ 27） 按單殼程，單管程結(jié)構(gòu) ，查圖得 εΔt= 平均傳熱溫差 Δtm=εΔtΔtm== 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于 ，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 Di =32x（ 231） +=729mm 取筒體直徑： Di =1000mm。 ⑤ 定距 管：折流板間距取 Ⅰ 長(zhǎng)度為 470x2+12=952mm， Ⅱ 長(zhǎng)度為 470mm。如圖 26 所示 圖 26 (1)傳熱系數(shù)校核： 1)顯熱段傳熱系數(shù) KCL 設(shè)傳熱管出口處汽化率 xe=，則用式（ 213） qmt= embxq （ 213） 計(jì)算循環(huán)流量 qmt 其中 qmb 為釜液汽化質(zhì)量流量； qmt=?=① 顯熱段管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用式（ 214）計(jì)算傳熱管內(nèi)質(zhì)量流速 G 為 G=qmt/Si Si=πdi2NT/4 （ 214） 其中 Si 為管內(nèi)流通截面積， m2； di 為傳熱管內(nèi)徑， m； NT為傳熱管系數(shù) G=（ ） =（ m2 s） 管內(nèi)雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)分別為 Re=diG/Si （ 215） Pr=cpiηi/λi （ 216） Re=Pr=用式 hi= diλi （ 217） =（ m2 K） 13 ② 計(jì)算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用式（ 218）計(jì)算蒸汽冷凝的質(zhì)量流量 qm0 為 qm0=Φ/r0=（ 218） 計(jì)算傳熱管外單位潤(rùn)濕周邊上冷凝的質(zhì)量流量 M 為 M=qm/πd0NT=（ ） =（ ms） （ 219） 計(jì)算冷凝液膜的 Re0 為 Re0=4M/η=2100 計(jì)算管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h0 為 h0= Re01/3/（ η2/ρ2gλ3） 1/3 （ 220） =[（ ） 2/(） ]1/3 =660 W/（ m2 K） 式中， 為校正系數(shù)，是對(duì)雙組分冷凝按單組分計(jì)算的校正。 計(jì)算顯熱段傳熱系數(shù) KCL為 KCL=1/（ d0/hidi+Rid0/di+Rwd0/dm+R0+1/h0）