【正文】 估計值為： 23 mtK QA m ?? ????? 安全系數(shù)取 換熱面積 A= = 管子尺寸取 ? 25 ? mm 水流速取 ui=管數(shù)： 1 1 7 9 3/42i2????? ?? udVni個 管長： mndAl o ????? ?? 取管心距 ?? odt 殼體直徑取 600mm 折流板：采用弓形折流板 取折流板間距 B=200mm 由上面計算數(shù)據(jù)，選型如下： 公稱直徑 D/mm 600 管子尺寸 /mm ? 25 ? 公稱壓力 PN/（ MPa） 管子長 l/m 管程數(shù) NP 1 管數(shù) n/根 117 殼程數(shù) NS 1 管心距 t/mm 管子排列 正三角排列 核算管程、殼程的流速及 Re: 51 （一）管程 流通截面積： 222i mn nA pi ?? ???? ?π 管內(nèi)水的流速 m / ???? AGu i 水ρ 45 ??? ???? ?μ ?iii ud （二）殼程 流通截面積： ??? nn c 取 =12 )()( mdnDBA ocO ?????? 殼內(nèi)甲醇 水流速 m / ???? AGu ? 當量直徑 md d o 22e ?????? π ）π（ 5eo ?? ???? ?μ ?oud 計算流體阻力 1 管程流體阻力 Spti NNFppp )( 21 ΔΔΔ ??? 設(shè)管壁粗糙度ε為 ，則ε /d=, ??i 查得摩擦系數(shù)λ = ai pdl i 221 ????????? ?? api 222 ?????? ? 取污垢校正系數(shù) FS = ? ? 2 5 4 8 7 6 5)( s21i PPaNNFppp pS ?????????? ΔΔΔ 52 符合一般要求 2 殼程流體阻力 SNFppp s21o )39。39。( ΔΔΔ ??? 2 )1(p39。20c01 uNnFf Bc ???? 2 )/(p39。 20c21 uDBN B ???? Re0 =500，故 9 6 0 ?? ?f 式中： Fs 為殼程壓強降的結(jié)垢系數(shù)，氣體取 F 為管子排列方式對壓降的校正系數(shù)，對癥三 角形排列取 F= 0f 為殼程流體的摩擦系數(shù)，當 Re500 時， 0f = nc 為橫過管束中心線的管子數(shù)，正三角排列為 nnc ? 管子排列為正三角形排列，取 F= 擋板數(shù) 281 ??? BlNB塊 代入得 Pap ??? ???p Pa 取污垢校正系數(shù) FS = ? ?? ?????? 7 5 2 8 7p 0 =10kPa 故管殼程壓力損失均符合要求 3 管程對流給熱系數(shù) i? 膜的雷諾數(shù) 18 51 ????odG?? 所以為垂直湍流管 23 1 / 3i 20 .0 0 7 7 ( ) R eg? ? ρ λμ= 104 2/( )Wm℃ 殼程對流給熱系數(shù) 0? Re= 53 Pr0=ccpcc?? = 53 ???? ? 0? = )(PrRe 3/wed ??? = 2/( )Wm℃ 計算傳熱系數(shù) 取污垢熱阻 RS?i ℃ /kW RS0 = m2 ℃ /kW 以 管外面積為基準 則 K計 =0000i01Rs1??? ???? Rsdbdddddmiii=(m2.℃ ) 計算傳熱面積 A需 = t m ??計K Qm2 所選換熱器實際面積為 A=n l0d? = 裕度 ????需需A AA 所選換熱器合適 塔底再沸器面積的計算及選型 (1)再沸器的選擇：列管式蒸發(fā)器 對直徑較大的塔，一般將再沸器置于塔外。其管束可抽出，為保證管束浸于沸騰器液中，管束末端設(shè)溢流堰，堰外空間為出料液的緩沖區(qū)。其液面以上空間為氣液分離空間。 (2)換熱面積 換熱量為 54 skgMLG L / ????? 提 kgkJr /? 考慮到 5%的熱損失后 kWGrQ 0 0 5 2 ?? 傳熱面積： A=mQKt?? 蒸汽溫度為 120℃冷液進口溫度為 ℃，出口溫度為 ℃ 則 )()(ln )()(t ??? ????? m℃ 取傳熱系數(shù) K=1000W/（ ） ∴ 23 mtK QA m ?? ???? 其他輔助設(shè)備的計算及選型 進料管 進料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、彎管進料管、 T 型進料管。本設(shè)計采用直管進料管。 管徑的計算 3 6 0 04??????LfFLfu MFD ?? ，取 Fu ? ， 3/ mkgLf ?? mD ???? ??? ? 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格Φ 50 3mm 回流管 回流液體積流量 55 sLMV L LSL / 40 3???? ? 利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度 /Lu m s? ，那么 muLdRsR 05 26 10 ??????? ?? 經(jīng) 圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ 60mm?3mm 實際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 塔釜出料管 釜殘液的體積流量： hmWMV W WSW / 3?? ? =3/s 取適宜的輸送速度 uw= ??? ?計d 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格： Φ 50mm?2mm 實際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 再沸 器蒸汽進口管 smGV / 31 ??? ? 設(shè)蒸汽流速為 20m/s, m3703..020 ??? ?計d 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ 400mm? 實際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 冷凝水管 冷凝水進口溫度為 30℃，水的物性數(shù)據(jù) ： 56 水的物性數(shù)據(jù)： ρ =,μ = 310pas? , pC =() 冷凝水質(zhì)量流率 skgG /? ，取流速為 管徑 muGd ??????? ?? ??? 選取 Φ 180 熱軋無縫鋼管 實際流速為 smdGu /4 22??????? ??? 冷凝水泵 雷諾數(shù) 08 ?????? ? ?du 取ε =， ?d? ，查圖摩擦系數(shù)λ = 各管件及閥門阻力系數(shù)如下 : 名稱 水管入口 進口閥 90彎頭 4 半開型球閥 ξ 6 4 設(shè)管長為 50 米 , )()(8 5252 ??? ?????????? ???? ? ??? gd llk e 塔有效高度加裙座加全凝器高度取 Ho=20m 揚程 mKVHH ) ( 220 ??????取 22m 流量 smV / 3??? 選擇 IS150125315 型離心泵 ,參數(shù)為 流量 V=200 3/mh,揚程 H=34m,轉(zhuǎn)速 1450 / minnr? , 57 泵效率 78%?η ,軸功率 kW? 進料泵 塔總高（不包括群座）由下式?jīng)Q定 39。( 2 )D T T F BH H N S H SH H H? ? ? ? ? ? ? 式中 H— 塔高， m； DH 塔頂空間， m； DH 取 TH 塔板間距， m； TH = 39。TH 開有人孔的塔板間距， m； 39。TH = FH 進料段高度， m； FH =， BH 塔底空間， m； N 實際塔板數(shù)， m； N =30 塊 S 人孔數(shù)（不包括塔頂空間與塔底空間的人孔數(shù)）。每 8 塊取一個人孔，則 S =4 個。 BH 的計算，塔釡料液最好能在塔底有 3~5 分鐘的存儲，所以取 5 分鐘來計算。 因為 39。SL = 300= 39。24SBL D H?? ∴ BH = 則 H =+(3024) +4 ++= 裙座高度取 5m，所以總高度為 。 管路阻力 fh? ，設(shè)損失為 3%，則 泵的揚程 H=Ht+ fh? =+ = F=330kmol/h= 58 從各個方面考慮下來， IS5032125 比較適合作進料泵，其有關(guān)參數(shù)為： 流量 /(m3/h) 揚程 /m 轉(zhuǎn)速 /(r/min) 氣蝕余量 /m 泵效率 /% 軸功率 配帶功率 20 2900 60 使用重力回流 。 6 總結(jié) 設(shè)計感想 本次化工原理課程設(shè)計歷時兩周，是 上大學 以來第一次獨立的工業(yè) 化 設(shè)計。 從老師以及學長那里了解到 化工原理 課程設(shè)計是培養(yǎng) 我們化工設(shè)計能力的重要教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟合理性。 由于第一次接觸課程設(shè)計，起初心里充滿了新鮮感和期待，因為自我認為在大學里學到的東西終于可以加以實踐了?？墒钱斃蠋煱讶蝿諘l(fā)到手里是卻是一頭霧水，完全不知所措?？墒窃谶@ 短短的 兩 周里，從開始的 一無所知 ，到同學討論 ，再進行整個流程的計算，再到對工業(yè)材料上的選取論證和后期的程序的編寫以及流程圖的繪制等過程的培養(yǎng)，我真切感受到了理論與實踐相結(jié)合中的種種困難，也體會到了利用所學的有限的理論知識去解決實際中各種問題的不易。 59 我的課程設(shè)計 題目 是 甲醇 水 篩板式精餾塔設(shè)計圖。在開始時，我們不知道如何下手， 雖然有課程設(shè)計書作為參考， 但其書上的計算步驟與我們自己的計算步驟有少許差異，在這些差異面前，我們顯得有些不知所措， 通過查閱《化工原理》，《 化工工藝設(shè)計手冊 》，《 物理化學 》，《 化工原理課程設(shè)計 》等書籍，以及在網(wǎng)上搜索到的理論和經(jīng)驗數(shù) 據(jù)。我們慢慢地找到了符合自己的實驗數(shù)據(jù)。并逐漸建立了自己的模版和計算過程。 在這兩周中給我印象最深的是我們這些“非泡點一族”在計算進料熱狀況參數(shù) q 時，沒有任何參考模板，完全靠自己捉摸思考。起初大家都是不知所措，待冷靜下來，我們仔細結(jié)合上課老師講的內(nèi)容，一步一步的討論演算，經(jīng)大家一下午的不懈努力，終于把 q 算出來了。還有就是我們在設(shè)計換熱器部分，在試差的過程中，我們大部分人都是經(jīng)歷了幾乎一天多的時間才選出了合適的換熱器型號，現(xiàn)在還清楚的記得我試差成功后那激動的心情，因為我嘗到了自己在付出很多后那種成功的喜悅，因 為這些都是我們的“血淚史”的見證哈。 通過本次課程設(shè)計的訓練，讓我對自己的專業(yè)有了更加感性和理性的認識，我們了解了工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握了化工設(shè)計的主要程序和方法，增強了分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設(shè)計，還使我們樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高度負責的工作作風，加強工程設(shè)計能力的訓練和培養(yǎng)嚴謹求實的科學作風更尤為重要。 60 致謝 本次設(shè)計能完全結(jié)束，離不開老師得辛勤指導和同學們的熱心幫助。由于個人知識水平有限，在老師和同學的耐心幫助下才得以完成本次設(shè)計。在此，特別感謝馮 暉 老師 ，每次遇到問題時，馮老師總會抽出時間來耐心的替我們解答。有一次馮老師問我?guī)讉€設(shè)計上的問題，沒有答上來，被馮老師批評了，這也確實教會了我設(shè)計要細心，嚴謹。記得馮老師說過兩句話，我也一直作為我設(shè)計時的原則，第一，經(jīng)濟上合理，技術(shù)上可行。第二，既要埋頭苦干，又要抬頭看路。 同時 ,我也深刻感受到僅僅去掌握書本上的一些死知識是完全不夠的，我們應該具有嚴謹?shù)乃季S，我們在做設(shè)計型命題時，我們就應該處在一個面對上千萬工程的環(huán)境下，設(shè)計問題需嚴謹，嚴謹，再嚴謹。最后 也感謝學校和老師給我們一個鍛煉自己學習知識的機會。 參考文獻 （第二版），管國鋒，趙汝溥 。 北京 :化學工業(yè)出版社， 2021。 (全冊）－賈紹義 amp。柴誠敬 湖南省化工技校－湯金石 （下冊 修訂版），夏清，陳常貴。天津大學出版社， 2021。 （下冊 第三版），化學工業(yè)出版社， 2021。 , 柴誠敬 ,姚玉英 . 《化工原理》下冊，天津 :天津大學出版社， 2021。 . 化工工藝設(shè)計手冊（上、下），北京 :化學工業(yè)出版社， 1996。 61 8. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計 . 陳英南，劉玉蘭 .上海 :華東理工大學出版社 ,2021。