化工设计 第六章第七章

化工设计第六章第七章第一页，共四十一页，2022年，8月28日m3/h5～300001～6001～600间歇

m10～600多级

3～600kg/cm23～600kg/cm2

压力不宜高～70%～80%60～90%15～20%

简单价廉较复杂较简单简单操作维护方便易故障较方便间歇较麻烦第二页，共四十一页，2022年，8月28日二.选择泵的原则

1.选择泵的基本参数：

流量（考虑上限）扬程泵的有效气蚀余量功率和效率第三页，共四十一页，2022年，8月28日2..泵的选型要点：

1）生产方式（间歇或连续）2）介质特性(粘度、腐蚀性、含固率）3）现场条件（动力提供：电、蒸汽、压缩空气）4）工艺要求（温度、压力）第四页，共四十一页，2022年，8月28日3.泵的选择方法和步骤：

1）列出基础数据（介质特性、操作条件、安装位置等）。2）确定流量和扬程。3）选择泵型及泵的具体型号。4）核算泵的性能。5）确定泵的几何安装高度。6）确定泵的备用率和台数。7）填写泵的规格表，作为泵的订货依据和汇总归档资料。第五页，共四十一页，2022年，8月28日

三.

流体输送过程中的计算

1.

管路中的阻力计算

管路中的阻力损失包括摩擦阻力和局部阻力二部分。

gdlPe22rwxl÷÷øöççèæ+=D

gdlhe220wxl÷÷øöççèæ+=

(Re)f=l

)(elf=x

第六页，共四十一页，2022年，8月28日

第七页，共四十一页，2022年，8月28日局部阻力的计算：

第八页，共四十一页，2022年，8月28日第九页，共四十一页，2022年，8月28日第十页，共四十一页，2022年，8月28日第十一页，共四十一页，2022年，8月28日第十二页，共四十一页，2022年，8月28日ServiceHyamreactorfeedpumpItemP6705A/BProjectZ444P&Idiagram6701TypeCentrifugalNo.required2LiquidInorganicprocessliquidLiquidsuctionconditionPdPsHst.sHsHf.sHdHf.dHst.dProductflownormalm3/h69.5Productflowmaxm3/h77Densitykg/m31219ViscositymPa.s1.07Temperature℃60Boilingtemp.(atatmpressure)℃110Boilingtemp.(atsuctionheadHs)℃111Flashpoint℃Crystallisation℃-5Contaminatedwith%Mixwithwaterallowed(formech.seal)yes第十三页，共四十一页，2022年，8月28日dischargepressurePddischargestaticheadHst.d27m.L.C*△Pacrossdisch.Lineandvalve(s)Ht.ddynamiclossesindisch.Line6m.L.C*totaldischargeheadHd259.7m.L.C*

suctionstaticheadHst.s+0.5m.L.C*△Pacrosssuctionlineandvalve(s)Hf.s-0.2m.L.C*251m.L.C*第十四页，共四十一页，2022年，8月28日

vapourpressurePvapN.P.S.Havail.Hs–Pvap=8.7-1.4=7.3m.L.C**Tobecheckedbycontractorwhenlay-outisfinal第十五页，共四十一页，2022年，8月28日四固体搬运及粉碎设备1起重设备吊钩、手动葫芦、电动葫芦、电动单梁起重机技术指标：跨度、最大起重量、运行速度、自重2仓储设备叉式装卸车、手动液压装卸车、圆筒搬运车、联合堆包机、液压升降机技术指标：起重重量、升起高度、行走速度3运输设备移动皮带输送机、斗式输送机、螺旋输送机、4给料设备电磁震动给料机、振动料斗第十六页，共四十一页，2022年，8月28日技术指标：料斗尺寸、激振电机型号与功率、激振力5破碎设备粗碎颚式破碎机、环锤式破碎机技术指标：进料粒度（目）、出料粒度（目）、处理量kg/h第十七页，共四十一页，2022年，8月28日第十八页，共四十一页，2022年，8月28日第七章.热交换器的设计和选型

一.简介

1.分类：间壁式换热器

（管壳式、紧凑式）混合式换热器蓄热式换热器第十九页，共四十一页，2022年，8月28日2.类型管壳式：套管式换热器蛇管式（盘管式）换热器：沉浸式、喷淋式列管式：固定管板（刚性结构、带膨胀节）、浮头式填料函、釜式、U型管式紧凑式：螺旋板式换热器板式换热器板翅式伞板式第二十页，共四十一页，2022年，8月28日第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日三.管壳式换热器的设计和选择

列管式换热器简介（1）固定管板式（2）浮头式（3）填料函式（4）U形管式第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日传热面m2/m3结构可靠性传热面的调整热补偿清洗方便维修方便用脆性材料固定管板式40—164○XX△XXU型管式30—130○X○△X△浮头式35—150△X○○○△板式250—1500△○○○○X螺旋板100○X○XX△板翅式250—4370△X○XXX套管20○○△△○○沉浸盘管15○X○△○○喷淋式16△○○○○○第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日2.换热器选型应考虑的因素

1）加热或冷却介质物性。2）工艺所需温差、操作温度、压力。3）价格。4）要求达到交换的热负荷量。（5）对清洗、维修的要求6）设备结构材料、尺寸和空间的限制。第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日3.流体流动通道的选择

1）不洁净和易结垢的流体宜走管程。2）有腐蚀性的流体应走管程。3）压强高的流体应走管程。4）饱和蒸汽宜做壳程。5）被冷却的流体易走壳程。6）流量小粘度大的流体一般走壳程为宜。第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日4.流速的选择

管壳式换热器内常用流速范围

流

速

m/s流体种类

管

程

壳

程

一般流体工艺物料

0.5~3

0.2~1.5水

1.5~2.5

易结垢液体

>1

>0.5

气体

5~30

3~15第三十页，共四十一页，2022年，8月28日5.加热剂和冷却剂的选用

1）常用的加热剂：

饱和水蒸气

烟道气2）常用的冷却剂：水空气（冷风）冷冻剂第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日6.确定设计方案的原则

1）满足工艺和操作要求。2）保证生产安全。3）考虑综合利用。4）满足经济上的要求。第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日7管壳式换热器设计考虑的因素（1）满足换热基本要求（2）终端温差（3）流速（4）压降（5）传热总系数（6）污垢系数（7）结构标准第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日8.工艺设计计算过程

（1）

热负荷

Q

的计算。

（2）

热平衡计算，求

G，确定冷却剂或加热剂

的量。

（3）

确定mTD，（先设为单程）

（4）

假设传热系数K，求传热面积A。

（5）

选型（查手册）或设计，确定管径、管数、

管长、壳径、排管、折流板、板间距等和其

他结构。

（6）

核算

K，A。

（7）

流体力学计算PD。

（8）

经济评价

第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日例某精馏塔浓缩甲醛水溶液，操作压力0.4MPa（绝），第一股进料F1=10500kg/h，甲醛浓度为28%，第二股进料F2=9500kg/h，甲醛浓度为8.0wt%，塔顶流出液浓度为37wt%，釜液浓度为0.2wt%，釜液采出量W1为10050kg/h，温度为140℃，为了回收釜液的热量，用釜液预热温度为30℃，浓度为8%的原料液。试选用一适当型号的换热器。F1=10500kg/hX1=28%

t1=30℃F2=9500kg/hX2=8%t2W1=10050kg/hT1=140℃T2第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日解1热负荷计算设釜液终温T2=90℃，釜夜含甲醛0.2%，因此物性可用水代之。

Tm=(T1+T2)/2=(90+140)/2=115℃在平均温度Tm下水的比热

Cp=4.24kJ/kg.℃Q=W1Cp(T1-T2)=10050×4.24×(140-90)×103/3600=5.92×105W2平均推动力计算：

设原料F2终温为87℃

tm=(87+30)/2=58.5℃

在tm温度下甲醛Cp1=0.783KJ/kg.℃,水Cp2=4.18kJ/kg.℃Cpm=Cp1.x1+Cp2.x2=0.08×0.783+4.18×0.92=3.91kJ/kg.℃第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日

t2=t1+W1.Cp1(T1-T2)/(F2.Cpm)=30+10050×4.18×(140-90)/(9500×3.91)=86.5℃与假设基本符合，t2=86.5℃

逆流平均推动力

tm=〔(140-86.5)+(90-30)〕/2=56.8℃R=(T1-T2)/(t2-t1)=(140-90)/(86.5-30)=0.88P=(t2-t1)/(T1-t1)=(86.5-30)/(140-30)=0.51

温差修正系数=0.825

tm=0.825×56.8=46.8℃3初选换热器设K=700W/m2.KA=Q/Ktm=5.92×105/(700×46.8)=18.1m2初选G-400-20-25-4型换热器，管长3m，管径25×2，管子数N=86，折流板间距150，管层数Np=4第三十七页，共四十一页，2022年，8月28日4校核传热系数（1）原料流量较小走管层，核算管层给热系数

tm=(86.5+30)/2=58℃F2的平均物性Cp=3.91kJ/kg.℃=0.428cp