【正文】 估計(jì)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(gè) 管長(zhǎng)： 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(jì)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(zhǎng) 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(dāng)量直徑 md d o 22e ?????? π ）π（ 5eo ?? ???? ?μ ?oud 計(jì)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(qiáng)降的結(jié)垢系數(shù)，氣體取 F 為管子排列方式對(duì)壓降的校正系數(shù)，對(duì)癥三 角形排列取 F= 0f 為殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng) Re500 時(shí)， 0f = nc 為橫過(guò)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(duì)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(duì)流給熱系數(shù) 0? Re= 53 Pr0=ccpcc?? = 53 ???? ? 0? = )(PrRe 3/wed ??? = 2/( )Wm℃ 計(jì)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(zhǔn) 則 K計(jì) =0000i01Rs1??? ???? Rsdbdddddmiii=(m2.℃ ) 計(jì)算傳熱面積 A需 = t m ??計(jì)K Qm2 所選換熱器實(shí)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(jì)算及選型 (1)再沸器的選擇：列管式蒸發(fā)器 對(duì)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(jìn)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(jì)算及選型 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。 管徑的計(jì)算 3 6 0 04??????LfFLfu MFD ?? ，取 Fu ? ， 3/ mkgLf ?? mD ???? ??? ? 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)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(jìn)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(wú)縫鋼管，規(guī)格：Φ 60mm?3mm 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 塔釜出料管 釜?dú)堃旱捏w積流量： hmWMV W WSW / 3?? ? =3/s 取適宜的輸送速度 uw= ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格： Φ 50mm?2mm 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 再沸 器蒸汽進(jìn)口管 smGV / 31 ??? ? 設(shè)蒸汽流速為 20m/s, m3703..020 ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：Φ 400mm? 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 冷凝水管 冷凝水進(jìn)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(wú)縫鋼管 實(shí)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(mén)阻力系數(shù)如下 : 名稱 水管入口 進(jìn)口閥 90彎頭 4 半開(kāi)型球閥 ξ 6 4 設(shè)管長(zhǎng)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(yáng)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(yáng)程 H=34m,轉(zhuǎn)速 1450 / minnr? , 57 泵效率 78%?η ,軸功率 kW? 進(jìn)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(kāi)有人孔的塔板間距， m； 39。TH = FH 進(jìn)料段高度， m； FH =， BH 塔底空間， m； N 實(shí)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(gè)人孔，則 S =4 個(gè)。 BH 的計(jì)算，塔釡料液最好能在塔底有 3~5 分鐘的存儲(chǔ)，所以取 5 分鐘來(lái)計(jì)算。 因?yàn)? 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(yáng)程 H=Ht+ fh? =+ = F=330kmol/h= 58 從各個(gè)方面考慮下來(lái)， IS5032125 比較適合作進(jìn)料泵，其有關(guān)參數(shù)為： 流量 /(m3/h) 揚(yáng)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(jì)感想 本次化工原理課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周，是 上大學(xué) 以來(lái)第一次獨(dú)立的工業(yè) 化 設(shè)計(jì)。 從老師以及學(xué)長(zhǎng)那里了解到 化工原理 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng) 我們化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；在設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)合理性。 由于第一次接觸課程設(shè)計(jì)，起初心里充滿了新鮮感和期待，因?yàn)樽晕艺J(rèn)為在大學(xué)里學(xué)到的東西終于可以加以實(shí)踐了?？墒钱?dāng)老師把任務(wù)書(shū)發(fā)到手里是卻是一頭霧水，完全不知所措。可是在這 短短的 兩 周里，從開(kāi)始的 一無(wú)所知 ，到同學(xué)討論 ，再進(jìn)行整個(gè)流程的計(jì)算，再到對(duì)工業(yè)材料上的選取論證和后期的程序的編寫(xiě)以及流程圖的繪制等過(guò)程的培養(yǎng)，我真切感受到了理論與實(shí)踐相結(jié)合中的種種困難，也體會(huì)到了利用所學(xué)的有限的理論知識(shí)去解決實(shí)際中各種問(wèn)題的不易。 59 我的課程設(shè)計(jì) 題目 是 甲醇 水 篩板式精餾塔設(shè)計(jì)圖。在開(kāi)始時(shí)，我們不知道如何下手， 雖然有課程設(shè)計(jì)書(shū)作為參考， 但其書(shū)上的計(jì)算步驟與我們自己的計(jì)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(guò)查閱《化工原理》，《 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 》，《 物理化學(xué) 》，《 化工原理課程設(shè)計(jì) 》等書(shū)籍，以及在網(wǎng)上搜索到的理論和經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)。我們慢慢地找到了符合自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并逐漸建立了自己的模版和計(jì)算過(guò)程。 在這兩周中給我印象最深的是我們這些“非泡點(diǎn)一族”在計(jì)算進(jìn)料熱狀況參數(shù) q 時(shí)，沒(méi)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(lái)，我們仔細(xì)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(lái)了。還有就是我們?cè)谠O(shè)計(jì)換熱器部分，在試差的過(guò)程中，我們大部分人都是經(jīng)歷了幾乎一天多的時(shí)間才選出了合適的換熱器型號(hào)，現(xiàn)在還清楚的記得我試差成功后那激動(dòng)的心情，因?yàn)槲覈L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(jiàn)證哈。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，讓我對(duì)自己的專業(yè)有了更加感性和理性的認(rèn)識(shí)，我們了解了工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，還使我們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)更尤為重要。 60 致謝 本次設(shè)計(jì)能完全結(jié)束，離不開(kāi)老師得辛勤指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助。由于個(gè)人知識(shí)水平有限，在老師和同學(xué)的耐心幫助下才得以完成本次設(shè)計(jì)。在此，特別感謝馮 暉 老師 ，每次遇到問(wèn)題時(shí)，馮老師總會(huì)抽出時(shí)間來(lái)耐心的替我們解答。有一次馮老師問(wèn)我?guī)讉€(gè)設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，沒(méi)有答上來(lái)，被馮老師批評(píng)了，這也確實(shí)教會(huì)了我設(shè)計(jì)要細(xì)心，嚴(yán)謹(jǐn)。記得馮老師說(shuō)過(guò)兩句話，我也一直作為我設(shè)計(jì)時(shí)的原則，第一，經(jīng)濟(jì)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(shí) ,我也深刻感受到僅僅去掌握書(shū)本上的一些死知識(shí)是完全不夠的，我們應(yīng)該具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S，我們?cè)谧鲈O(shè)計(jì)型命題時(shí)，我們就應(yīng)該處在一個(gè)面對(duì)上千萬(wàn)工程的環(huán)境下，設(shè)計(jì)問(wèn)題需嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)謹(jǐn)，再嚴(yán)謹(jǐn)。最后 也感謝學(xué)校和老師給我們一個(gè)鍛煉自己學(xué)習(xí)知識(shí)的機(jī)會(huì)。 參考文獻(xiàn) （第二版），管?chē)?guó)鋒，趙汝溥 。 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。 (全冊(cè)）－賈紹義 amp。柴誠(chéng)敬 湖南省化工技校－湯金石 （下冊(cè) 修訂版），夏清，陳常貴。天津大學(xué)出版社， 2021。 （下冊(cè) 第三版），化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。 , 柴誠(chéng)敬 ,姚玉英 . 《化工原理》下冊(cè)，天津 :天津大學(xué)出版社， 2021。 . 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下），北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 1996。 61 8. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì) . 陳英南，劉玉蘭 .上海 :華東理工大學(xué)出版社 ,2021。