聚酯厂催化剂溶解罐设计计算书

聚酯厂催化剂溶解罐设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基本设计参数,,,,,,,,,

1,设计容积,V,设计值,V=5,m³,5.00,溶解罐设计容积,工艺设计,满足生产需求

2,操作温度,T,设计值,T=120,℃,120.00,正常操作温度,工艺要求,催化剂溶解温度

3,操作压力,P,设计值,P=0,MPa,0.30,正常操作压力,工艺要求,微正压操作

4,装料系数,φ,设计值,φ=0,,0.75,溶解罐装料系数,HG/T20569-2013,0.6-0.8范围

5,催化剂浓度,C,设计值,C=0,,0.00,乙二醇锑催化剂浓度,工艺设计,0.05%质量分数

6,罐体内径,D,设计值,D=1,m,1.60,罐体公称直径,结构设计,标准尺寸

7,罐体高度,H,设计值,H=2,m,2.50,罐体总高度,结构设计,标准尺寸

8,搅拌器直径,d,选用值,d=0,m,0.96,搅拌器公称直径,搅拌设计,d/D=0.6

9,搅拌转速,n,设计值,n=200,r/min,200.00,搅拌器转速,搅拌设计,最佳搅拌效果

10,实际容积,V_actual,计算值,V_actual=V×φ,m³,3.75,实际工作容积,工艺计算,V_actual=V×φ

11,罐体截面积,A,计算值,A=π×(D/2,m²,2.01,罐体横截面积,几何计算,A=πr²

12,液体高度,h,计算值,h=V,m,1.87,液体工作高度,工艺计算,h=V_actual/A

13,高径比,H/D,计算值,H/D=H,,1.56,罐体高径比,结构设计,H/D=1.56

二、物料衡算,,,,,,,,,

1,EG密度,ρ_EG,查表值,ρ_EG=1113,kg/m³,1113.00,乙二醇密度,物性数据,120℃

2,催化剂密度,ρ_cat,查表值,ρ_cat=3500,kg/m³,3500.00,乙二醇锑密度,物性数据,固体密度

3,EG质量,m_EG,计算值,m_EG=V,kg,4173.75,每批次EG质量,物料衡算,m=V×ρ

4,催化剂质量,m_cat,计算值,m_cat=m,kg,2.09,每批次催化剂质量,物料衡算,m_cat=m_EG×C

5,总质量,m_total,计算值,m_total=m,kg,4175.84,溶液总质量,物料衡算,m_total=m_EG+m_cat

6,溶液密度,ρ,计算值,ρ=m,kg/m³,1113.56,催化剂溶液密度,物料衡算,ρ=m_total/V_actual

三、热量衡算,,,,,,,,,

1,进料温度,T_in,设计值,T_in=25,℃,25.00,原料进料温度,工艺设计,常温进料

2,加热温度,T_out,设计值,T_out=120,℃,120.00,溶液加热温度,工艺设计,操作温度

3,温度差,ΔT,计算值,ΔT=T,℃,95.00,加热温度差,热量衡算,ΔT=T_out-T_in

4,EG比热容,c_EG,查表值,c_EG=2,kJ/kg·℃,2.35,EG比热容,热力学数据,25-120℃

5,催化剂比热容,c_cat,查表值,c_cat=0,kJ/kg·℃,0.80,乙二醇锑比热容,热力学数据,固体比热容

6,溶液比热容,c,计算值,c=(m,kJ/kg·℃,2.35,催化剂溶液比热容,热量衡算,c=(m1c1+m2c2)/m_total

7,加热热量,Q,计算值,Q=m,kJ,931948.29,总加热热量,热量衡算,Q=mcΔT

8,加热时间,t,设计值,t=1800,s,1800.00,溶液加热时间,工艺设计,30分钟

9,加热功率,P_heat,计算值,P_heat=Q,kW,517.75,加热装置功率,热量衡算,P=Q/t

四、罐体强度计算,,,,,,,,,

1,材料许用应力,[σ],查表值,[σ]=137,MPa,137.00,S31608许用应力,GB150-2011,120℃

2,焊接接头系数,φ,设计值,φ=0,,0.85,焊接接头系数,GB150-2011,双面焊

3,腐蚀裕量,C,设计值,C=2,mm,2.00,腐蚀裕量,设计规范,考虑催化剂腐蚀

4,筒体理论壁厚,δ_calc,计算值,δ_calc=PD/(2,mm,4.06,筒体理论壁厚,GB150-2011,δ=PD/(2[σ]φ-P)

5,筒体设计壁厚,δ,计算值,δ=δ,mm,6.06,筒体设计壁厚,设计规范,加腐蚀裕量

6,筒体实际壁厚,δ_actual,选用值,δ_actual=6,mm,6.00,筒体实际壁厚,材料规格,圆整到2mm

7,封头理论壁厚,δ_h_calc,计算值,δ_h_calc=PD/(4,mm,3.03,封头理论壁厚,GB150-2011,δ=PD/(4[σ]φ-P)

8,封头设计壁厚,δ_h,计算值,δ_h=δ,mm,5.03,封头设计壁厚,设计规范,加腐蚀裕量

9,封头实际壁厚,δ_h_actual,选用值,δ_h_actual=4,mm,4.00,封头实际壁厚,材料规格,圆整到2mm

五、搅拌系统设计,,,,,,,,,

1,溶液黏度,μ,实测值,μ=0,Pa·s,0.01,催化剂溶液黏度,实验数据,120℃

2,搅拌转速,n,计算值,n=200,rps,3.33,搅拌转速转/秒,单位转换,rps=r/min/60

3,雷诺数,Re,计算值,Re=ρnd²,,342084.56,搅拌雷诺数,流体力学,Re=ρnd²/μ

4,流态判断,J_Re,判断值,J_Re=IF(Re>10000,,湍流,搅拌流态,流体力学,Re>10000为湍流

5,功率准数,Np,查表值,Np=6,,6.30,功率准数,HG/T20569-2013,湍流区Np=6.3

6,搅拌功率,P_agit,计算值,P_agit=Np×ρ×n³,W,211858.17,搅拌器轴功率,HG/T20569-2013,P=Np×ρ×n³×d⁵

7,电机效率,η,设计值,η=0,,0.95,电机效率,电机选型,Y系列电机

8,安全系数,S,设计值,S=1,,1.25,安全系数,设计规范,考虑过载

9,电机功率,P_motor,计算值,P_motor=P_agit/(1000,kW,278.76,电机功率计算值,电机选型,P=P_agit/(η×1000)×S

10,选用电机功率,P_motor_actual,选用值,P_motor_actual=280,kW,280.00,实际选用电机功率,电机规格,标准功率等级

11,挡板数量,n_baffle,设计值,n_baffle=4,,4.00,挡板数量,HG/T20569-2013,标准配置

12,挡板宽度,b,计算值,b=0,m,0.16,挡板宽度,HG/T20569-2013,b=0.1D

29,混合时间,t_mix,计算值,t_mix=38,s,11.40,物料混合时间,经验公式,t_mix=38/n

六、传热计算,,,,,,,,,

1,总传热系数,U,选用值,U=800,W/m²·K,800.00,总传热系数,传热设计,考虑结垢影响

2,加热蒸汽温度,T_steam,设计值,T_steam=140,℃,140.00,加热蒸汽温度,工艺设计,0.3MPa饱和蒸汽

3,对数平均温差,ΔTLM,计算值,ΔTLM=(ΔT1,℃,54.31,对数平均温差,传热学,ΔTLM=(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)

4,所需传热面积,A_required,计算值,A_required=Q×1000,m²,11.92,所需最小传热面积,传热计算,A=Q/(U×ΔTLM)

5,夹套传热面积,A_jacket,计算值,A_jacket=π×D×H,m²,12.57,夹套实际传热面积,几何计算,A=πDH

6,传热裕度,M,计算值,M=(A_jacket-A_required)/A_required×100,%,5.45,传热裕度,传热设计,≥20%为宜

七、综合判断,,,,,,,,,

1,壁厚要求,J_δ,判断值,,,不满足,筒体壁厚是否满足,GB150-2011,≥计算值

2,封头壁厚要求,J_δh,判断值,,,不满足,封头壁厚是否满足,GB150-2011,≥计算值

3,搅拌流态要求,J_Re,判断值,,,满足,搅拌流