多级闪蒸系统中闪蒸罐设计 摘要：本文对高温度高压力冷凝水闪蒸，汽水分离的原理进行了说明，同时以实例介绍了闪蒸罐外观尺寸的设计步骤。 中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号： 1、前言： 闪蒸系统在化工、食品、医药等行业中，应用广泛。在涤纶短纤生产行业中，需要用蒸汽加热涤纶丝束，有大量的冷凝水产生。闪蒸系统在闪蒸分离冷凝水和二次蒸汽的过程中起到重要的作用，合理的设计闪蒸系统能节省饱和蒸汽的耗量，同时能对冷凝水进行部分回收能节约能源。 2、闪蒸及闪蒸分离的原理： 常用的分离过程有机械分离、传质分离，闪蒸罐对冷凝水和二次蒸汽的分离涉及到机械分离和传质分离。闪蒸是单级平衡分离过程，液体混合物压力降至泡点与露点之间会部分闪蒸。 高温度高压力的冷凝水和二次蒸汽的混合物流入闪蒸罐时，密度大的冷凝水流入闪蒸罐底部，密度小的二次蒸汽从闪蒸罐的顶部管口流出实现汽水分离，该过程可看做是机械分离。同时在理想状况下，高温度高压力的冷凝水流入低温低压的闪蒸罐时，高温度高压力冷凝水温度降低，有多余的显热释放开来，这些显热被降温后的冷凝水吸收使其部分汽化产生二次蒸汽，冷凝水从液相转化为汽液两相，该闪蒸分离过程可看做是传质分离。可见在闪蒸罐内一起进行着机械分离和传质分离，闪蒸罐的最终作用是把产生的二次蒸汽和冷凝水分离开。 3、设备组成和相关计算： 3.1设备组成： 多级闪蒸系统能够高效工作，其设备组成一定要具有以下特点： 3.1.1具备可靠的压力温度调节装置 3.1.2具备可靠的疏水装置 3.1.3具备可靠的安全泄放装置 3.1.4具备可靠的液位显示装置 3.1.5闪蒸罐的结构设计及整体管道排布要合理 3.2二次蒸汽产量的计算： 3.2.1本文中流入闪蒸罐进行闪蒸和汽水分离的介质参数如下： （1）冷凝水量：1000Kg/h （2）冷凝水压力：1.6 MPa （3）冷凝水温度：203.9℃ （4）闪蒸罐内压力：1.1 MPa （5）闪蒸罐内温度：187.6℃ 3.2.2本文中闪蒸出的二次蒸汽量的计算过程如下： 图1中参数说明 F --- 冷凝水流入量，Kg/h HF---冷凝水焓值,870.58KJ/ Kg V ---二次蒸汽流量，Kg/h HV---二次蒸汽汽化热,1990.6KJ/ Kg L ---完成液流量，Kg/h HL---完成液焓值,797.96KJ/ Kg 闪蒸罐外侧包有保温层，所以在理想状况下其内部的闪蒸过程可看做是绝热闪蒸。本文可只根据热量衡算，高温度高压力冷凝水所拥有的焓值，与低温低压状态下的完成液体和二次蒸汽拥有的焓值相同。 Kg/h Kg/h 绝热闪蒸的过程是等焓的相变过程，单位时间内流入的高温度高压力冷凝水会按热量衡算求得的比例完成闪蒸汽化，整一个完整的过程只发生在冷凝水本身，不一定要通过别的换热面来进行，因而效率非常高，工程上可不考虑其完成时间。 4闪蒸罐的计算: 该设备的计算依据是进入液体的流量及停留时间，然后校核汽相空间能否满足对二次蒸汽中含有的冷凝水液滴进行相对有效的分离。本文仅对闪蒸罐结构设计中的罐体直径、罐体高度的设计计算进行说明，强度计算不在本文讨论范围以内。 根据闪蒸罐中浮动液滴的平衡条件得到液滴沉降速度如下： (4.1) 式中：d-----液滴直径，2x10-4m； C-----阻力系数，2.08 ρ1---液体密度，878.4Kg/m3 ρ2---汽体密度，6.124Kg/m3 则m/s 罐体中二次蒸汽的流速必须小于液滴沉降速度罐体直径计算如下： (4.2) 式中：VGmax----汽体最大流量，m3/h VGmax = 36.5/6.124 = 5.96 m3/h 取=0.42 m/s，则 m 低液位与高液位间距HL计算如下： (4.3) 式中：L----液体最大流量，m3/h m3/h T----停滞时间，S 取 T=300 S（根据具体工艺参数进行选取） m 由以上数据可见取Dmin = 0.0708 m 不合适，现取Dmin = 0.35 m 代入（4.3）式中，求的： m 取 m 则汽相高度约等于(没考虑进口接管尺寸)： 1.2x0.35+0.15=0.57 m 取汽相高度为0.6m 选用公称直径为DN350的标准椭圆EHA封头，封头深度为0.113 m，则闪蒸罐的总高度为： 0.6+0.35+0.05+0.113x2 = 1.226 m 则该闪蒸罐的容积为: V = 0.785x0.352x1+0.008x2=0.112 m3 5补充说明: 工业上用于对饱和蒸汽冷凝水进行汽水分离的闪蒸罐的设计没有详细的设计标准，笔者根据现场详细情况对该的闪蒸罐设计进行了研究。需要说明的是在现场条件下闪蒸罐二次蒸汽的出口联接的管路压力较低，因而容器内二次蒸汽的实际流速比本文中选用的流速偏大，致使计算的容器体

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