换热设备的设计ppt课件.ppt

1 聚合物合成工艺设计 2 第6章设备的工艺设计 1设备选型及设计的原则 2液体输送机械的选型设计 3反应器的工艺设计 4贮罐的选型及工艺设计 5换热设备的选择及工艺设计 3 4换热设备的选型及工艺设计 一换热设备的主要类型 1按使用目的分为 加热器 冷却器 蒸发器 冷凝器 废气锅炉等 2按热量传递方式分为 1 直接接触式换热器 2 蓄热式换热器 3 间壁式换热器 4 1流体流动通道的选择2流体流向的选择3流体进出口温度的确定4流体流速的选择5管子规格的选择 1 管径 2 管长6管程数与壳程数的选择7流动阻力降允许值的选择 二列管式换热器的设计 5 1汇总设计数据 分析书记任务2制定设计方案3计算传热面积4选择换热器型号或进行设计5核算总传热系数6计算管程 壳程压力降 三列管式换热器设计的主要步骤 6 设计的主要步骤 1收集物性数据2选择材质3确定物料存储数量及装料系数4贮罐容积及个数的计算5贮罐外型尺寸的确定6设计计算工艺管口7绘制贮罐工艺条件图 填写工艺条件表 5贮罐的选型及工艺设计 7 6化工设备图纸的绘制 8 特种反应器 SpecialReactor 特点 高粘度聚合体系 如螺杆型反应器 表面更新型反应器 聚酯生产中后缩聚反应采用的单轴或双轴卧式反应器 9 三釜式反应器的基本结构 1釜体提供足够的反应体积保证反应物达到规定转化率所需的时间 并且有足够的强度和耐腐蚀能力以保证运行可靠 2换热装置有效地输入或移出热量 以保证反应过程最适宜地温度 釜式反应器设计程序及计算方法 NEXT 10 3搅拌器加强反应物料与催化剂均匀混合使之接触良好 使各类助剂均匀分散 使悬浮体系或乳液体系保持稳定 强化釜内传热与传质 作用 混合功能 搅动功能 分散功能 悬浮功能 11 4轴密封装置用来防止釜体与搅拌轴之间地泄漏 5上 下封头6工艺接管为适应工艺需要 设备上必须有各种加料口 出料口 视镜 人孔及测温孔等 其大小和安装位置均由工艺条件确定 12 1反应釜体积计算 1 间歇反应釜 2 连续反应釜2确定封头型式3确定封头与筒体的连接方式4反应釜直径D0与筒体高度H的确定5 计算并选择釜体内径 计算釜体直边高度 计算最高液位 最低液位 画出反应器几何外型示意图 6应用举例7釜式反应器小结 我 四釜式反应器设计程序及计算方法 13 a 根据年产量确定日产量Wd kg d 1b 确定生产周期或每天生产批数 T R a 6 1 式中 T 一个生产周期的时间 h R 反应达到预期转化率所需反应时间 h a 辅助操作时间 h 则 每天生产批数 24 T 6 2 c 选择反应器装料系数 VR VT 6 3 式中VR 反应物料所占体积 m3VT 反应器实际体积 m3 搅拌釜反应器 取0 7 0 8 有起泡或沸腾时 取0 4 0 6 间歇釜式反应器容积计算方法 14 d 计算反应器体积及台数 间歇釜式反应器容积计算方法 多台反应器并联使用 或 Wd 日产量 kg d 1 T 一个生产周期的时间 h 每天生产批数 反应器装料系数VR 反应物料所占体积 m3VT 反应器实际体积 m3 15 a 根据年产量确定每小时处理物料量 d kg h 1 b 确定物料平均停留时间 无辅助操作时间 h c 确定装料系数 同间歇操作 d 计算反应器体积及台数 连续操作反应液体积计算公式如下 连续釜式反应器容积计算方法 16 a 标准椭圆封头 standardellipsehead b 碟封头 dishedhead c 锥形封头 conicalhead d 球面封头 sphericalhead 封头 endplate 是化工设备的重要组成部分 它与圆形直筒部分一起组成设备的外壳 如储罐 塔设备 换热器 反应器等设备的釜体均是由筒体与封头组成的 确定封头型式 封头的设计参数及特点 17 封头的设计参数及特点 示意图 18 各种封头的外形尺寸 19 封头与筒体的连接形式有两种 焊接连接和法兰连接 法兰连接便于设备内部结构的安装与检修 但造价较高 密封性能较差 焊接连接设备结构简单 造价低 密封性能好 但不利于设备安装与检修 为此常在釜体上封头上开设人孔 一般来说 对于搅拌釜反应器 若反应器直径较大 对密封要求较高时 应采用焊接连接 若直径较小 内部结构比较复杂 对安装和检修要求较明确时 可采用法兰连接 容器法兰及垫片的设计标准参见附录 容器法兰的密封面型式有平面 凹凸面和榫槽面三种 图 其中榫槽面法兰密封性能最好 平面法兰最差 但平面法兰造价低 因此可根据设备的性能要求进行选择 确定封头与筒体的连接方式 法兰的结构及密封面型式 20 法兰的结构及密封面型式 21 H 釜体总高度 Height 包括封头高度 m D 釜体直径 Diameter m H D小 矮胖型 釜内液体比表面积大 表面更新容易 小分子组分易汽化 搅拌轴相对较短 搅拌装置旋转稳定 搅拌桨直径大 需要搅拌功率高 对传热面积的增加不利 传热距离较长 传热效果差 H D大 瘦高型 釜内液体比表面积小 有利于气体吸收 搅拌轴较长 加工困难 且旋转不稳定 单位反应器体积夹套传热面积较大 传热距离较短 传热效果较好 反应釜直径D0与筒体高度H的确定 22 反应釜直径D0与筒体高度H的确定 23 例6 1有一变容反应体系 采用搅拌釜反应器 日产量Wd 26 6t d 1 间歇操作 R 3h a 0 5h m 970kg m 3 体积收缩系数 0 2 0 6 H D 1 5 2 上下封头均用标准椭圆封头 如本题附图所示 确定反应器几何外形尺寸 可以取V 12M3 24 解 查表6 1标准椭圆封头的体积为0 131D3 h封 D 4 令 h为釜体直边高度 H为反应器釜体总高度 则 H h 2 h封 h D 2 1 5D 反应液体积 若取H D 1 5 则有 h D 反应器总体积应为 间歇操作周期 25 虽然反应器属于非标准设备 但用于制造反应器的上下封头仍应该选用标准封头 参见附录 因为H D取得较小 所以此处按公称尺寸选定釜体直径为1 8m 釜体的直边高度为 釜体实际高度为 根据表6 2取封头直边高度为50mm 釜体圆形直筒部分高度 2 020 2 0 05 1 920m反应器的实际体积为 26 最低液位 反应器实际长径为 H D 2 9