【正文】 100 58． 26 ① 求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比。)1計(jì)算如下： ① 堰長(zhǎng) Wl 取 mDl w ???? ② 溢流堰高度 Wh 由 owLw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 可由弗蘭西斯公式計(jì)算，即 3/2)(10 whow lLEh ? 近似取 E=1，則 mhow ) (11000 3/2 ????? 取板上清夜層高度 mhL ? 故 mh w 0 4 0 7 ??? ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ?Dlw ，查圖，得， ?TfAA ， ?DWd 故 9 mA f ??? mW d ??? 由式 33 60 0 ??hTfL HA? ～ 5 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 ??? ???? s 13 故降液管設(shè)計(jì)合理。查表可知，塔板分為 5塊。故殼程混和氣體的定性溫度為 T= 24020? =30℃ 管程流體的定性溫度為 t=℃ 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 根據(jù) JB＼ T 4715— 1992，初步選定換熱器的型號(hào)為 G 450Ⅱ — 1MPa— . 具體要求如下： 外殼直徑 450 mm 公稱壓力 1 MPa 公稱面積 m2 實(shí)際面積 m2 管子規(guī)格 φ 25mm 管長(zhǎng) 6 m 管子排列方式 正三角形 管程 2 管間距 32 mm 管程流通面積 m2 17 熱流量 從 《化學(xué)工程》手冊(cè)查得 : 水的比汽化熱 r1=2425 kj/kg 乙醇的比汽化熱 r2=846 kj/kg 故 r =r1 ＋ r2 =1195 kj/kg Q1=qm r = 3/mkg sm/3 1195 103 = 103kw 因?yàn)槭钦羝淠?,所以無論是逆流 ,還是并流 , mt? 相差不大 ,故本設(shè)計(jì)中僅僅只考慮逆流的情況 ,則 : mt? = )()( ??? ???℃ m=ipitcQ?1 = hkg /)2040(17 36 43 ???? ?? 由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的 K 值。 取管心距 t=，則 t= 25=≈ 32 ㎜ 橫過管束中心線的管數(shù) = 132?N = 根 ．殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)徑可按下式估算。 K)。 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng) 阻力 管程流體阻力 spsrit FNNppp )( ????? 1?sN , 2?Np , 22udlp iii ???? 由 Re=17900，傳熱管相對(duì)粗糙度 ，查莫狄圖得 ?i? ，流速 u=, 3/ mkg?? ,所以， Papi 3 0 9 92 2 ?????? Paupr 8 8 52 9 53222 ?????? ?? Pap 1 1 9 5 )8853 0 9 9(1 ?????? 100KPa 管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。 精餾過程在能量劑的驅(qū)動(dòng)下，使汽液兩相多次直接接觸和分離，利用混合物中各組分揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組分的分離。板式塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維修方便，生產(chǎn)能力大，塔板壓降小，板效率較高等優(yōu)點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)主要任務(wù)為一定處理量的精餾裝置的全凝器，實(shí)現(xiàn)乙醇－水的分離。固定管板式傳熱器是最常用的冷凝器之一，具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維修方便，管、殼壓降小，傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。 十．參考文獻(xiàn) 25 【 1】 王志魁，《化工 原理 》，第三版 ，化學(xué)工業(yè)出版社 【 2】 湯 金石，《化工原理 課 程 設(shè)計(jì) 》，化 學(xué) 工 業(yè) 出版社 【 3】 劉 道德， 〈〈化工 設(shè)備 的 選擇與設(shè)計(jì) 〉〉，第三版，中南大 學(xué) 出版社 【 4】 賈紹義 ，柴 誠(chéng) 敬， 〈〈化工原理 設(shè)計(jì) 手 冊(cè) 〉〉 ， 天津大 學(xué) 出版社 【 5】 鄒華生，鐘理，伍欽，賴萬東 〈〈傳熱與傳質(zhì)過程設(shè)備設(shè)計(jì) 〉〉，華南理工大學(xué) 【 6】 秦書經(jīng)，葉文邦 《換熱器》，化學(xué)工業(yè)出版社 【 7】 時(shí)均，汪家鼎，余國(guó)琮，陳敏恒， 《化學(xué)工程手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社 26 十一 .主要符號(hào)說明 英文字母 名 稱 英文字母 名 稱 Aa 塔板開孔區(qū)面 / 2m K 穩(wěn)定系數(shù) Af 降液管截面積 / 2m Lw 堰長(zhǎng) m C 負(fù)荷系數(shù) m/s N 閥攏數(shù)目 20C 氣相負(fù)荷因子 m/s P 操作壓力 Pa D 塔徑 m t 閥孔中心距 m ET 總板效率 u 空塔氣速 m/s F 氣相動(dòng)能因子kg1/2/() U0 氣體通過閥孔的速度 m/s g 重力加速度Vs 氣體體積流量 m3/s how 堰上液層高度 m Wd 弓形降液管 寬度 m H0 降液管底隙高度 m hw 溢流堰高降液管 hL 內(nèi)清液層高度 m度m θ 液體在降液管停留時(shí)間 s HT 塔板間距 m μ 粘度 σ 表面張力 N/m ρ 密度 kg/m3 C 負(fù)荷系數(shù) m/s pA 傳熱面積 2m 英文字母 名 稱 英文字母 名 稱 20C 氣相負(fù)荷因子 m/s pN 管程數(shù) u 空塔氣速 m/s t 管心距 m TA 塔截面積 2m BN 折流板數(shù)目 27 TH 板間距 m B 折流板間距 mm D 殼程接管內(nèi)徑 mm 0? 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) wkm /2? S 傳熱面積 0Re 殼程雷諾數(shù) Q 熱流量 kw Pr 普朗特?cái)?shù) 英文字母 名 稱 英文字母 名 稱 0R 管外側(cè)污垢熱阻wkm /2? Ps? 殼程壓降ap Ke 傳熱系數(shù) wkm /2? is 管程流體流通截面積 2m H 傳熱面積裕度 iR 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻wkm /2? Pt? 管程流體壓降 ap cA 計(jì)算所得傳熱面積 2m 。 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過程的衡算、熱量衡算、工藝計(jì)算以及設(shè)備選型。鑒于全凝器的進(jìn)料溫度與出料溫度差別不大，故選用固定管板式傳熱器。 在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)一定處理量的精餾塔，實(shí)現(xiàn)乙醇 水的分離 ,并設(shè)計(jì)一個(gè)換熱器（主要設(shè)備）進(jìn)行冷凝操作。 以上核算結(jié)果表明，選用 JBT 47151992，符合標(biāo)準(zhǔn)。 傳熱面積裕度 計(jì)算傳熱面積 Ac 為 231 6 1012 00 mtK QA mec ?? ???? 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為 Ap 21 )14132()( mnNldA cTop ???????? ? 該換熱器的面積裕度為 %24 ????? c cp A AAH 傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 折流板數(shù)目 2912 0 06 0 0 01 ????? 折流板間距 傳熱管長(zhǎng)BN ．接管 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷卻水流速為 u1=2m/s，則接管內(nèi)徑為 19 03 1 ?????? u? m 圓整后可取管內(nèi)徑為 50mm。 ．管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 18 Ns= )(5170