【正文】 （五）核算總傳熱系數(shù) （ 1）管程對流傳熱系數(shù) 41 10R 4iei ?????? ? ? ciud 104 92 1010P 33pri ?????? ?? 。主要參數(shù)如下： 外殼直徑 500 mm 公稱壓力 公稱面積 m 2 管子尺寸 Φ25mm? 2mm 管子數(shù) 164 管長 4500 mm 管中心距 32mm 管程數(shù) Np 2 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 實際換熱面積 S0= ?）（ d0? 164 ）（ 2 ???? m2= m2 39 采用此換熱面積的換熱器，要求過程的總傳熱系數(shù)為 K0=Q/ (So* tm?)= 02 4 59 0 4 0 ??W/(m2?℃ ) （四）核算壓力降 （ 1）計算管程壓降 ? ? spti NNFpΔpΔpΔ 21 ??? （ tF 結(jié)垢校正系數(shù)， N 管程數(shù)， sN 殼程數(shù)） 對 mm5225 .φ ? 的管子有 1,2, ??? spt NNF 且 取碳鋼的管壁粗糙度為 ，則 0 0 ??d? ， ,i ??? Aiccm? = 10R 4iei ?????? ? ? ciud (湍流 ) 由 ? — Re 關(guān)系圖中查得 ? = 552 53 221 ??????? ii udLp ?? 222 ??????? iup ? ? ? ? ? ???????????? spti NNFppp PaK10? 故 , 管程壓降在允許范圍之內(nèi)。 (4)選 K 值，估算傳熱面積 參照 《 化工原理 》 [6]附錄，取 K=520W/(m2?℃ ) 則 S=Q/K tm?= m10 25 ?? ? (5)初選換熱器型號 由于兩流體溫度差較小，可選用固定管板式換熱器。 （ 2）管程安排 根據(jù)流體流經(jīng)的選擇原則，蒸汽走殼程， 循環(huán)冷卻水走管程。 二．設(shè)計計算 （一）確定設(shè)計方案 （ 1）選擇換熱器的類型 兩流體溫度變化情況 熱流體進(jìn)口溫度 ℃ ，出口溫度 ℃ 。, ? 操作彈 = ? 圖 7 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 圖 8 提餾段塔板負(fù)荷性能 36 塔板工藝設(shè)計結(jié)果表 表 15 設(shè)計結(jié)果一覽表 序號 項 目 單 位 計算結(jié)果 精餾段 提餾段 1 平均溫度 ℃ 2 平均壓力 Kpa 3 平均流量 流 量 氣相 m3/s 4 液相 m3/s 5 理論塔板數(shù) 塊 3 5 實際塔板數(shù) 塊 6 10 6 塔的有效高度 m 7 塔徑 m 8 板間距 m 9 降液管形式 弓形 弓形 10 空塔氣速 m/s 11 溢流 裝置 溢流管形式 單溢流 單溢流 12 溢流堰長度 m 13 溢流堰高度 m 14 板上液層高度 m 15 堰上液層高度 m 16 安定區(qū)寬度 m 17 開孔區(qū)到塔壁距離 m 18 開孔區(qū)面積 m2 19 閥孔直徑 mm 39 39 20 浮閥或篩孔個數(shù) 184 184 21 閥孔或篩孔氣速 m/s 22 閥孔或篩孔動能因數(shù) 23 開孔率 % 24 孔 心距 m 25 排間距 m 26 塔板壓降 Pa 27 液體在降液管中的停留時間 s 28 降液管底隙高度 m 29 液相負(fù)荷上限 m3/s 30 液相負(fù)荷下限 m3/s 31 氣相負(fù)荷上限 m3/s 32 氣相負(fù)荷下限 m3/s 33 操作彈性 37 3． 塔附件設(shè)計 塔頂冷凝器 一．設(shè)計任務(wù)與條件 在該生產(chǎn)設(shè)計中，用循環(huán)冷卻水將塔頂蒸汽（ hkmo lq Vn / 23, ? ， tD =℃ ）冷卻為液體，冷卻水進(jìn)口溫度設(shè)計為 20℃ （根據(jù)新鄉(xiāng)當(dāng)?shù)厮疁兀?，出口溫度?28℃ 。, ? 氣相負(fù)荷下限 ? ? smq VV /39。 ② 按照固定的液氣比，由此查出附圖 8 查出塔板的氣相負(fù) 荷上限? ? smq VV /39。, ???????? ????????? ??? ………………………………………………………………………………(5) ， 根據(jù)式（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4）、（ 5）可分別作出精餾段塔板負(fù)荷性能圖上的① ~⑤ 共五條線，見圖 7 由精餾段塔板負(fù)荷性能圖可以看出： ① 在 任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點 A（設(shè)計點），處在事宜操作區(qū)域內(nèi)的適中位置。, ???????WLVlqE 取 E=1，則 ? ? smlq WLV / 39。 ? ? 0 0 39。,39。,039。, ??????? ??? ?，……………………………………………………………………… ..………. (4) ， 液相負(fù)荷下限線 ① 精餾段 取堰上液層高度 mh w ? 作為液相負(fù)荷下限條件，依下列 wh0 的計算式： 34 ? ? 32m in,03600 ??????? W LVw lqEh ， 計算出 LVq, 的下限值，依此作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直直線。 以 50?F 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 ? ? smFNdNudq VV / 39。,39。, 5439。, 439。, ???? ……………………(3) , 漏液線 對于 F1 型重閥，依 500 ?? VuF ? 計算，則Vu ?50? ① 精餾段 020, 4 Nudq VV ??，即 VVVNdq ?? 54 20, ? 式中 0d 、 N 、 V? 均為已知數(shù)，故可由此求出氣相負(fù)荷 VVq, 的下限值，據(jù)此作出與液相流量無關(guān)的水平漏液線。 以 s5?? 作為液體在降液管中停留時間的下限，則 33 ? ? smHAq TLV /01 39。,39。39。,39。,39。36 0039。,39。 以 s5?? 作為液體在降液管中停留時間的下限，則 ? ? smHAq TLV /014 3fm a x, ???? … ...……… ..……… .. (3) ② 提餾段 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于 s5~3 。 LVq 值，依上式算出相應(yīng)的 ， vvq 值列于下表 14 中 32 表 14 液泛線數(shù)據(jù) q,V,L,(m3/s) q,V,V,(m3/s) q,V,L,(m3/s) q,V,V,(m3/s) 液相負(fù)荷上限 ① 精餾段 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于 s5~3 。0 2 9 8 LVLVVV qqq ??? …………… ... (2)， 在操作范圍內(nèi)任取若干個 39。9 2 7 39。,239。因此，可將上式簡化，得 3239。,0439。,39。 W LVWW LVLVwT lqEhhlqguhH ????物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則，則 TH 、 hw， 、 h0， 、 ?，v、 39。20 39。,02039。 31 忽略式中 ?h 項，將式 20, ????????? hlqhwLVd 、式 ? ?WWL hhhh 0001 ??? ?? 、式Lcuh ? ? 、式LVc guh ???? 20 及 WLW hhh 0?? 代入上式，得到 ? ? ? ? ??????????????????????????????32,020,20 36001000 WLVWWLVLVwT l qEhhlqguhH ???? 當(dāng) 物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則，則 TH 、 wh 、 0h 、 V? 、 L? 、 0? 及 ?等均為 定值，而 0u 與 VVq, 又有如下關(guān)系，即：Ndqu VV20,04?? 式中閥孔數(shù) N 與孔徑 0d 亦為定值。,39。4 2 4 39。,39。,V39。39。,39。 39。 LVVV qq ? 的關(guān)系式，據(jù)此作出霧沫夾帶線。, 39。L? 、 bA 、 K 、 CF，及 LZ 均為已知值，相應(yīng)于 ?Ve 的泛點率上限值亦可確 定，將各已知數(shù)代入上式，便得出 39。v39。C F39。 按泛點率 =80%計算如下 9 2 ,??????? LVVV qq 整理得 ,VV, ?? LVqq 或 LVVV qq , ?? ………………………… (1) 30 霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 LVq, 值，依上式算出相應(yīng)的 VVq, 值列于下表 11 中 表 11 霧沫夾帶線數(shù)據(jù) qV,L(m3/s) qV,V(m3/s) ② 提餾段 按式 %10039。,1???????????TFvLvVVAKqFC??? 計算出的泛點率都在 80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足汽液 kgkgeV /? 的要求。,39。v39。,1??????????????bLLVLVVAKZqqF，，??? 又按式 %1 0 039。,v39。39。 3． 霧沫夾帶 按式 % ,1 ????bFLLVVLVVVAKCZqqF ???及式 % ,1 ???TFVLVVVAKCqF ???計算泛點率 F1： 板上液體流經(jīng)長度 mWDZ dL 3 8 ?????? 板上液流面積 mAAA fTb ?????? ① 精餾段 正戊烷和正己烷可按正常系統(tǒng)取物性系數(shù) K=，由圖六查得泛點負(fù)荷系數(shù)CF=，將以上數(shù)值代入式 %100 ,1 ????bFLLVVLVVVAKCZqqF ???，得 %%100 0 4 4 5 1 7 3 %100 ,1??????????????bFLLVVLVVVAKCZqqF??? 又按式 % ,1 ???TFVLVVVAKCqF ???計算泛點率，得 28 %%100%100,1???????????TFVLVVVAKCqF??? 計算出的泛點率都在 80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足汽液 kgkgeV /? 的要求。,dh ??????? ????????????， （ 3）板上液層高度 ① 精餾段 取 mhL ? 因此 mhhhH dLpd 1 5 7 1 8 8 8 ??????? 取 ?? mHT ? mhW ? 則 ? ? ? ? mhH wT 2 4 1 3 3 2 ?????? 27 可見 ? ?wTd hHH ?? ? ，符合防止淹塔的要求。 dH可用下式計算，即 dLpd hhhH ??? （ 1）與氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐?ph 精餾段 p? 提餾 段 p?， （ 2）液體通過降液管的壓頭損失 dh ，因不設(shè)進(jìn)口堰，故按式 20, ????????? hlqwLVdh 計算，即 精餾段 mhlqw LVdh 220, ??????? ???????????? 提餾段 mhlq w LV 39。 （ 3）克服表面張力所造成的阻力 ?h 因本設(shè)計采用浮閥塔，其 ?h 很小，可忽 26 略不計。 ① 精餾段 smuVc/ ????????????????? ? 因 cuu 00? ，則 ch 可按式 ??LV20c uh ?? 計算，即 ?? LV20c uh ?? = 06