【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 = kJ計(jì)算輸出焓如下： （輸出）= =（++ ++ （55 25） = 105 kJ則反應(yīng)階段放熱量為： ==（輸出）（輸入） = 105 – = 105 kJ 反應(yīng)放出的熱通過(guò)夾套通冷水帶出，如若冷卻水進(jìn)口溫度為25℃，之后出口溫度為45℃。由 = 計(jì)算得反應(yīng)階段冷卻水的用量為： = = 脫苯所需熱量計(jì)算假設(shè)雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂與苯的混合物經(jīng)過(guò)濾送入蒸發(fā)器后，升溫到110℃物料由于升溫所需的熱量可由下式計(jì)算： = 其中的 = 查出計(jì)算出或查出環(huán)氧樹(shù)脂和苯的平均定壓比熱容分別為： kJ/(kgK) kJ/(kgK)，分別在系統(tǒng)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為： = （ + ）= = （ + ）= 則 = = + = (kgK)物料升溫所需熱量為： = = （ + ）（110 80） =105 kJ苯汽化所需的熱量計(jì)算： kJ/kg苯汽化所需的熱量為： = = 105 kJ則脫苯時(shí)蒸發(fā)器所需的熱量為： = + =105 + 105 = 105 kJ單釜進(jìn)料中脫苯所需的總熱量為： = 1052 = 105 kJ采用100℃飽和水蒸氣供熱，冷凝后為100℃飽和水。已知常壓下的水的汽化熱為2258 kJ/kg，假設(shè)熱量利用率為80%。則脫苯時(shí)蒸發(fā)器加熱水蒸氣的用量為： = = kg若冷卻水進(jìn)口時(shí)的溫度為25℃，出口時(shí)的溫度為65℃則由 = 計(jì)算得脫苯時(shí)冷凝器中冷卻水用量為： = = kg5 設(shè)備選型物料體積計(jì)算：脫環(huán)氧氯丙烷前 物質(zhì)質(zhì)量 m (kg)密度(kg/l)體積v （l)雙酚A環(huán)氧氯丙烷氫氧化鈉Vd =++=考慮到雙酚A加釜后體積增大，所以取裝料系數(shù)η=則過(guò)V=Vd/η=脫環(huán)氧氯丙烷后 釜內(nèi)物料體積表物質(zhì)質(zhì)量 m (kg)密度(kg/l)體積v （l)雙酚A環(huán)氧氯丙烷苯氫氧化鈉脫除的環(huán)氧氯丙烷因?yàn)槿芙鈺r(shí)體積變化較小可忽略不計(jì)，則每釜物料體積為：Vd =+++=考慮到實(shí)際溶解時(shí)雙酚A和氫氧化鈉都是固體，—，反應(yīng)較平穩(wěn)的η應(yīng)取值－。所以取裝料系數(shù)η=V=Vd/η=247。= 由上計(jì)算根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選公稱容積為5 m3的鋼制機(jī)械攪拌容器，橢圓形底、蓋，筒體內(nèi)徑 = 1600 mm，高度H = 2410 mm。由于物料對(duì)鋼材腐蝕性不強(qiáng)，工作的溫度為200C～1000C，不高于常壓工作，則可選用Q235－A。 = = MPa， = 1600 mm， = 113 MPa， = (雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損檢測(cè))，取C2 = 4 mm = = mm= S ＋ C2= + 4= mm經(jīng)查得： C1 = mm + C1 = + = mm取整后厚度為Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 故最后取C1 = mm,該筒體可用6 mm厚Q235－A鋼板制作。采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其厚度可按下式計(jì)算： 式中 = MPa； = 1600 mm； = 113 MPa； = ；取C2 = 4 mm則 S = = mm = S ＋ C2= + 4= mm查得 C1 = mm + C1 = + = mm圓整后取厚度為Sn = 6mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 故最后取C1 = mm,該封頭可用6 mm厚Q235－A鋼板制作。根據(jù)式 式中PT = = = MPa（/ = 1；P = Pc = ），Se = Sn–C = 6– = mm，= 235 MPa則 = = MPa而 = 235 = MPa可見(jiàn) ＜，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。 材料選Q235－A，根據(jù)JB47012000標(biāo)準(zhǔn)選用DN1600，（MPa）的甲型平焊法蘭。夾套選用U型夾套，采用碳鋼制造和釜體焊接。夾套的直徑選取依據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表4－3，則選取夾套的直徑Dg ＝ Di ＋ 100 ，其中Di為釜體內(nèi)徑 = 1600 mm，所以?shī)A套內(nèi)徑為1700 mm。(1) 夾套壁厚的確定夾套工作溫度為100℃，壓力為常壓，故材料可選用Q235－A。壁厚的計(jì)算計(jì)算公式為：= = mm= S ＋ C2= + 4= mm查得 C1 = mm + C1 = + = mm圓整后取厚度為Sn = 6 mm，復(fù)驗(yàn)Sn6% = 66% = 故最后取C1 = mm,該筒體可用6 mm厚Q235－A鋼板制作。同理，封頭材料也選用Q235－A，厚度為6 mm。(2) 夾套筒體和封頭的水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核 根據(jù)式 式中PT = = = MPa（/ = 1；P = Pc = ），Se = Sn–C = 6– = mm，= 235 MPa則 = = MPa而 = 235 = MPa可見(jiàn) ＜，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。(3) 夾套高度的計(jì)算反應(yīng)釜容積按下封頭和筒體二部分容積之和計(jì)算。查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，公稱直徑 = 1600 mm、高度H = 2500 mm的筒體容積為：= m3；公稱直徑 = 1600 mm、曲面高度為400 mm、直邊高度為25 mm、壁厚為6 m3，則反應(yīng)釜容積為：V = + = m3。夾套高度可由下式計(jì)算： 式中：——裝料系數(shù) V——反應(yīng)釜容積，m3 ——封頭容積，m3 ——一米高筒體的容積，m3 則 = = m。(1) 進(jìn)料管原料進(jìn)料管采用Φ＝45，管的一端切成45℃，伸入反應(yīng)器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。萃取劑進(jìn)料管采用Φ＝32，管的一端切成45℃，伸入反應(yīng)器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。(2) 出料管物料出料管采用Φ＝57，配有平焊密封管法蘭。廢水出料管采用Φ＝45，管的一端切成45℃，伸入反應(yīng)器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。(3) 夾套接管加熱蒸汽入口管選用Φ＝45。冷凝水出口管選用Φ＝45。 以液體為主的攪拌操作中，常將被攪拌物料分為液液，汽液，固液，汽液固四種情況，攪拌操作既可以看做是一種獨(dú)立的流體力學(xué)范疇單元操作，用以促進(jìn)物料混合為主要的目的；往往又是完成其它的單元操作的必要手段，用以促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等為主要的目的。攪拌過(guò)程所涉及的流體的流動(dòng)、傳質(zhì)、傳熱等影響因素繁多。流動(dòng)狀態(tài)、密度、黏度或黏度差、非牛頓流體的流變性、表面張力以及幾何因素等都是影響因素，其中粘度的影響是最大的。取整個(gè)反應(yīng)器中的液體密度為ρ=1200kg/m3 ，粘度為μ=s。查表選定D/T=，已知T=2200，得D=。取攪拌等級(jí)為6級(jí)，則根據(jù)《化工原理》中對(duì)應(yīng)表可知攪拌等級(jí)為6時(shí)的總體流速=11m/min。則攪拌槳葉排出流量==11=攪拌轉(zhuǎn)速公式：N=假設(shè)在湍流區(qū)，Re＞104,由D/T=，根據(jù)排量與攪拌雷諾數(shù)的關(guān)系圖，可知Nqd=。則N==此時(shí)雷諾數(shù)：NRe ==可查得Nqd=,重新計(jì)算轉(zhuǎn)速N= ==此時(shí)雷諾數(shù)：NRe===可查得Nqd=，重新計(jì)算轉(zhuǎn)速N= ==此時(shí)雷諾數(shù)：NRe===此時(shí)讀出Nqd=，與上一個(gè)設(shè)定的Nqd相近，故攪拌槳葉流速可確定為N=攪拌功率的計(jì)算公式為P=Npρn3d5 其中 Np —— 功率準(zhǔn)數(shù)； n —— 攪拌器轉(zhuǎn)速；ρ —— 流體密度； d —— 攪拌器直徑綜上知區(qū)域內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為湍流，其功率曲線呈水平直線，此時(shí)功率準(zhǔn)數(shù) Np為常數(shù)，P=K1ρN3D5。設(shè)槳葉為六葉平直渦輪，查《聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)》第五章表51得：K1=，則：P=Npρn3d5=120023=≈19Kw 反應(yīng)釜尺寸表項(xiàng)目規(guī)格/條件釜內(nèi)壓力常壓釜外壓力常壓釜內(nèi)溫度＜70℃夾套內(nèi)溫度＞25℃換熱型式夾套換熱介質(zhì)冷水筒體高度2410mm筒體直徑1600mm筒體壁厚封頭厚度6mm6mm夾套高度夾套直徑2000mm1700mm夾套壁厚6mm封頭直邊高度25mm封頭曲面高度400mm封頭容積反應(yīng)釜容積反應(yīng)釜材料不銹鋼項(xiàng)目規(guī)格/條件槳葉直徑槳葉轉(zhuǎn)速槳葉數(shù)2r/s6功率 19Kw 脫苯用冷凝器的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的管殼式換熱器（也稱列管式換熱器）結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，并可承受較高的壓力，其制造工藝較成熟，適應(yīng)性大、材料范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因而目前仍是煉油、化工及石油化工生產(chǎn)中的主要設(shè)備。 固定管板式換熱器是管殼式換熱器中的一種，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每根管子都能單獨(dú)更換和清洗，在同樣的殼徑內(nèi)，布管是最多的，管板由管子支撐，在各種管殼式換熱器中其管板較薄，也是管殼式換熱器中造價(jià)最低的一種，因此得到廣泛應(yīng)用。苯的定性溫度為： = 80℃冷卻水的定性溫度為： = 45℃ 平均溫度較小,所以選擇固定式列管換熱器,該設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為苯的蒸氣，冷流體為水，為使熱流體通過(guò)殼壁向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯和水的蒸氣走殼程，冷卻水走管程。苯的汽化熱 為： kJ/kg冷凝苯所需熱量為：==kJ 暫按單殼程、四管程考慮，逆流時(shí)平均溫度差：苯蒸氣 80℃ （g）→ 80℃（l）冷卻水 65℃ ← 25℃ 15℃ 55℃