板壳式热虹吸再沸器的传热性能研究.pdfVIP

20 内 蒙 古 石 油 化 工 舻 一 互 板壳式热虹吸再沸器的传热性能研究 堑：笪， 吴孟墓 )-占 (内蒙古工业大学化工系) (天津大学化工系) 摘 要 本文砷板壳式换热器的换热元件 (矩形窄缝流道)内的流动沸腾传热进行1 实验研究。在热虹吸流程的实验装置 中测量7流动沸腾传热系数。与传统的管壳式热虹 吸再沸器相比，传热系数明显提 高。传热恶化点的干度较大 ，便于设计成高效 的热虹吸再 沸器。 ． 关键词 传热 远望堂多 墨璺器 耋垄 1 引言 化工蒸馏过程的再沸器有多种形式，其中热虹吸再沸器靠热虹吸循环加热工质至沸腾状 态，无需外加动力且无密封问题 ，因而使用较为普遍。传缆的热虹吸再沸器多采用管壳式换热 器 ，由于其传热效率较低且高大笨重 ，使蒸馏塔塔釜部分增高，投资增大 ，有待于采用新型高效 换热器取代之。 板壳式换热器具有圆筒形的壳体和板式换热器的换热元件，作为紧凑式换热器的一种 ，兼 有传热效率高 ，流动阻力小的特点，在单相流的传热中具有较广泛的应用，在流动沸腾传热过 程中也逐渐引起人们重视 。 板壳式换热器 的换热元件一般 由1～10米长的板来组成 ，传热通道截面多为 2ram× 30ram左右的矩形窄缝。。本文针对这种流道的传热性能进行研究，探求板壳式换热器在热虹 吸再沸器中应用的可能性。 第 2 2 实验部分 如图 l所示，本实验装置 由矩形窄缝流道试件 嘴 汽液分离器及双套管冷凝器等几部分组成。矩形窄 缝试件的截面取板壳式再沸器的特征尺寸2ram× 3{]mm，试件长度为800ram。整个试件用紫铜板铆制 而成 ，外用加热均匀的云母 电热板作给热元件 。铜板 侧面开有 垂2．2mm盲孔三对，内插 击2mm铠装铜一 康铜热电偶测量壁温。 流体工质进入试件的窄蛙通道 内，被加热至沸 腾形成两相流动 两相流在试件中一边 向上流动 ，一 边继续被加热汽化 达到一定干度的汽液混合流体 从试件上部喷出，进入汽液分离器 ，汽相经玲凝器被 凝为液体与液相一同进入降液管回到试件进 口。整 个流程的循环推动力来 自降液管内的液体与试件中的两相流密度差 ．此即热虹吸循环。 第 22卷 板壳式热虹吸再沸器的传 热性能研 究 2l 实验数据处理时 ，传热系数的计算如下： = 式中 |h|——两相流传热系数W ／rn ·K) 啪“ m q-～ 热通量 [w ／m。) T —— 壁温 CC)或 K) T——流体的温度 [℃]或 [K) 单位时间内传人工质流体的热量 (与冷凝水带走的热相等)除 试件流遭的内表面积即为 热通量 q。流体温度T 由热衡算及汽液平衡计算确定。壁温T 用热电偶直接测量 。 流程 中各设备保温 良好，整个装置的热量衡算结果误差在 5 以内 3 实验结果与讨论 3．1 纯组分 的传热性能 J．C．Chen双机理模型 是管内流动沸腾传热计算最常用的公式，其计算结果与 流动 沸腾传热的实验数据有较好的吻合。该模型认为，流动沸腾传热包括核沸腾部分和对流蒸发部 分