化工设计 第六章第七章优秀PPT.ppt

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1、化工设计 第六章第七章第1页，本讲稿共41页m3/h 530000 1 600 1 600 间歇 m 10 600多级 3 600kg/cm2 3 600kg/cm2 压力不宜高 70%80%6090%15 20%简单价廉 较复杂 较简单 简单 操作维护方便 易故障 较方便 间歇较麻烦第2页，本讲稿共41页二.选择泵的原则选择泵的原则1.选择泵的基本参数选择泵的基本参数：流量（考虑上限）扬程 泵的有效气蚀余量 功率和效率第3页，本讲稿共41页2.泵的选型要点：泵的选型要点：1）生产方式（间歇或连续）2）介质特性(粘度、腐蚀性、含固率）3）现场条件（动力提供：电、蒸汽、压缩空气）4）工艺要求（温

2、度、压力）第4页，本讲稿共41页3.泵的选择方法和步骤：泵的选择方法和步骤：（1 1）列出基础数据（介质特性、操作条件、安装）列出基础数据（介质特性、操作条件、安装 位置等）。位置等）。（2 2）确定流量和扬程。）确定流量和扬程。（3 3）选择泵型及泵的具体型号。）选择泵型及泵的具体型号。（4 4）核算泵的性能。）核算泵的性能。（5 5）确定泵的几何安装高度。）确定泵的几何安装高度。（6 6）确定泵的备用率和台数。）确定泵的备用率和台数。（7 7）填填写写泵泵的的规规格格表表，作作为为泵泵的的订订货货依依据据和和汇汇总总归归档档资料。资料。第5页，本讲稿共41页 三三.流体输送过程中的计算流体

3、输送过程中的计算 1.1.管路中的阻力计算管路中的阻力计算 管路中的阻力损失包括摩擦阻力和局部阻力二部分。gdlPe22rwxl+=D gdlhe220wxl+=(Re)f=l )(elf=x 第6页，本讲稿共41页 第7页，本讲稿共41页局部阻力的计算：第8页，本讲稿共41页第9页，本讲稿共41页第10页，本讲稿共41页第11页，本讲稿共41页第12页，本讲稿共41页Service Hyam reactor feed pumpItem P6705 A/BProject Z444P&I diagram 6701Type CentrifugalNo.required 2Liquid Inorga

4、nic process liquidLiquid suction conditionPdPsHst.sHsHf.sHdHf.dHst.dProduct flow normal m3/h 69.5Product flow max m3/h 77Density kg/m3 1219Viscosity mPa.s 1.07Temperature 60Boiling temp.(at atm pressure)110Boiling temp.(at suction head Hs)111Flash point Crystallisation -5Contaminated with%Mix with w

5、ater allowed(for mech.seal)yes第13页，本讲稿共41页 discharge pressure Pd 2650kPa =221.7 m.L.C.abs discharge static head Hst.d 27 m.L.C*P across equipment on disch.side m.L.CP across disch.Line and valve(s)Ht.d 5 m.L.CP across rotameter in disch.line +1 m.L.C dynamic losses in disch.Line 6 m.L.C*P across con

6、trol valve in disch.Line 83%dyn.losses +5 m.L.C total discharge head Hd 259.7 m.L.C*suction presure Ps 101 kPa =8.4 m.L.C.abs suction static head Hst.s +0.5 m.L.C*8.9 m.L.CP across suction line and valve(s)Hf.s -0.2 m.L.C*-8.7 m.L.C.abs 251 m.L.C*第14页，本讲稿共41页 vapour pressure Pvap 16.3 kpa =1.4 m.L.C

7、.abs N.P.S.H avail.Hs Pvap =8.7 -1.4 =7.3 m.L.C*To be checked by contractor when lay-out is final第15页，本讲稿共41页四四 固体搬运及粉碎设备固体搬运及粉碎设备1 1 起重设备起重设备吊钩、手动葫芦、电动葫芦、电动单梁起重机吊钩、手动葫芦、电动葫芦、电动单梁起重机技术指标：跨度、最大起重量、运行速度、自重技术指标：跨度、最大起重量、运行速度、自重2 2 仓储设备仓储设备叉式装卸车、手动液压装卸车、圆筒搬运车、联合堆包机、液压升叉式装卸车、手动液压装卸车、圆筒搬运车、联合堆包机、液压升降机降机技术

8、指标：起重重量、升起高度、行走速度技术指标：起重重量、升起高度、行走速度3 3运输设备运输设备移动皮带输送机、斗式输送机、螺旋输送机、移动皮带输送机、斗式输送机、螺旋输送机、4 4给料设备给料设备电磁震动给料机、振动料斗电磁震动给料机、振动料斗第16页，本讲稿共41页技术指标：料斗尺寸、激振电机型号与功率、激振力技术指标：料斗尺寸、激振电机型号与功率、激振力5 5破碎设备破碎设备粗碎颚式破碎机、环锤式破碎机粗碎颚式破碎机、环锤式破碎机技术指标：进料粒度（目）、出料粒度（目）、处理量技术指标：进料粒度（目）、出料粒度（目）、处理量kg/hkg/h第17页，本讲稿共41页第18页，本讲稿共41页第

9、七章第七章.热交换器的设计和选型热交换器的设计和选型一一.简介简介 1.分类：分类：间壁式换热器 （管壳式、紧凑式）混合式换热器 蓄热式换热器第19页，本讲稿共41页2.2.类类 型型管壳式：套管式换热器蛇管式（盘管式）换热器：沉浸式、喷淋式列管式：固定管板（刚性结构、带膨胀节）、浮头式 填料函、釜式、U型管式紧凑式：螺旋板式换热器板式换热器 板翅式 伞板式第20页，本讲稿共41页第21页，本讲稿共41页第22页，本讲稿共41页第23页，本讲稿共41页第24页，本讲稿共41页第25页，本讲稿共41页三三.管壳式换热器的设计和选择管壳式换热器的设计和选择列管式换热器简介（1）固定管板式（2）浮头

10、式（3）填料函式（4）U形管式第26页，本讲稿共41页传热面m2/m3结构可靠性传热面的调整热补偿清洗方便维修方便用脆性材料固定管板式40164XXXXU型管式30130XX浮头式35150X板式2501500X螺旋板100XXX板翅式2504370XXXX套管20沉浸盘管15X喷淋式16第27页，本讲稿共41页2.2.换热器选型应考虑的因素换热器选型应考虑的因素（1 1）加热或冷却介质物性。）加热或冷却介质物性。（2 2）工艺所需温差、操作温度、压力。）工艺所需温差、操作温度、压力。（3 3）价格。）价格。（4 4）要求达到交换的热负荷量。）要求达到交换的热负荷量。（5 5）对清洗、维修的要

11、求）对清洗、维修的要求（6 6）设备结构材料、尺寸和空间的限制）设备结构材料、尺寸和空间的限制。第28页，本讲稿共41页3.流体流动通道的选择（1 1）不洁净和易结垢的流体宜走管程。）不洁净和易结垢的流体宜走管程。（2 2）有腐蚀性的流体应走管程。）有腐蚀性的流体应走管程。（3 3）压强高的流体应走管程。）压强高的流体应走管程。（4 4）饱和蒸汽宜做壳程。）饱和蒸汽宜做壳程。（5 5）被冷却的流体易走壳程。）被冷却的流体易走壳程。（6 6）流量小粘度大的流体一般走壳程为宜。）流量小粘度大的流体一般走壳程为宜。第29页，本讲稿共41页4.4.流速的选择流速的选择 管壳式换热器内常用流速范围管壳式

12、换热器内常用流速范围 流流 速速 m/sm/s流体种类流体种类 管管 程程 壳壳 程程 一般流体一般流体工艺物料工艺物料 0.50.5 3 3 0.20.2 1.51.5水水 1.51.5 2.52.5 易结垢液体易结垢液体 1 1 0.50.5 气体气体 5 5 3030 3 3 1515第30页，本讲稿共41页5.5.加热剂和冷却剂的选用加热剂和冷却剂的选用（1 1）常用的加热剂）常用的加热剂：饱和水蒸气饱和水蒸气 烟道气烟道气2 2）常用的冷却剂：）常用的冷却剂：水水 空气（冷风）空气（冷风）冷冻剂冷冻剂第31页，本讲稿共41页6.6.确定设计方案的原则确定设计方案的原则1 1）满足工艺

13、和操作要求。）满足工艺和操作要求。2 2）保证生产安全。）保证生产安全。3 3）考虑综合利用。）考虑综合利用。4 4）满足经济上的要求）满足经济上的要求。第32页，本讲稿共41页7 7管壳式换热器设计考虑的因素管壳式换热器设计考虑的因素（1 1）满足换热基本要求）满足换热基本要求（2 2）终端温差）终端温差（3 3）流速）流速（4 4）压降）压降（5 5）传热总系数）传热总系数（6 6）污垢系数）污垢系数（7 7）结构标准）结构标准第33页，本讲稿共41页8 8.工艺设计计算过程工艺设计计算过程 （1）热负荷 Q 的计算。（2）热平衡计算，求 G，确定冷却剂或加热剂 的量。（3）确定mTD，（

14、先设为单程）（4）假设传热系数K，求传热面积A。（5）选型（查手册）或设计，确定管径、管数、管长、壳径、排管、折流板、板间距等和其 他结构。（6）核算 K，A。（7）流体力学计算PD。（8）经济评价 第34页，本讲稿共41页例 某精馏塔浓缩甲醛水溶液，操作压力0.4MPa（绝），第一股进料F1=10500kg/h，甲醛浓度为28%，第二股进料F2=9500kg/h，甲醛浓度为8.0wt%，塔顶流出液浓度为37wt%，釜液浓度为0.2wt%，釜液采出量W1为10050kg/h，温度为140，为了回收釜液的热量，用釜液预热温度为30 ，浓度为8%的原料液。试选用一适当型号的换热器。F1=10500

15、kg/hX1=28%t1=30F2=9500kg/hX2=8%t2W1=10050kg/h T1=140T2第35页，本讲稿共41页解1热负荷计算设釜液终温T2=90，釜夜含甲醛0.2%，因此物性可用水代之。Tm=(T1+T2)/2=(90+140)/2=115在平均温度Tm下水的比热 Cp=4.24kJ/kg.Q=W1Cp(T1-T2)=100504.24(140-90)103/3600 =5.92 105W 2 平均推动力计算：设原料F2终温为87 tm=(87+30)/2=58.5 在tm温度下 甲醛Cp1=0.783KJ/kg.,水Cp2=4.18kJ/kg.Cpm=Cp1.x1+Cp

16、2.x2=0.08 0.783+4.18 0.92 =3.91kJ/kg.第36页，本讲稿共41页 t2=t1+W1.Cp1(T1-T2)/(F2.Cpm)=30+100504.18(140-90)/(9500 3.91)=86.5 与假设基本符合，t2=86.5 逆流平均推动力 tm=(140-86.5)+(90-30)/2=56.8 R=(T1-T2)/(t2-t1)=(140-90)/(86.5-30)=0.88 P=(t2-t1)/(T1-t1)=(86.5-30)/(140-30)=0.51 温差修正系数=0.825 tm=0.825 56.8=46.8 3初选换热器 设K=700W

17、/m2.K A=Q/K tm=5.92 105/(700 46.8)=18.1m2初选G-400-20-25-4型换热器，管长3m，管径 25 2，管子数N=86，折流板间距150，管层数Np=4第37页，本讲稿共41页4校核传热系数（1）原料流量较小走管层，核算管层给热系数 tm=(86.5+30)/2=58F2的平均物性 Cp=3.91kJ/kg.=0.428cp =2.244kJ/(m.h.)管层流动面积A=/4d2N/Np=0.7850.0212 86/4=0.00744m2Re=dG/=0.021 9500 103/(0.00744 0.428 3600)=1.74 104Pr=Cp

18、./=3.6 3.91 0.428/2.244=2.68i=0.023/d.Re0.8Pr0.4=2622W/(m2.)(2)壳层。核算 平均温度115 时物性 =947kg/m3 Pr=1.54 =0.243cp =68.5 10-2w/(m.k)管子正三角排列，管间距t=32mm，25%圆缺型挡板 de=0.02m第38页，本讲稿共41页流通面积A=BD(1-d0/t)=0.150.4(1-25/32)=0.0131m2以外表面积计算传热系数，选取垢层系数为Ri 和R0 均为2 10-4m2./w第39页，本讲稿共41页A计=Q/(k.tm)=5.92105/(935 46.5)=14m2A/A计=20/14=1.4第40页，本讲稿共41页本章思考题1）管壳式换热器的设计计算中要考虑选择哪几种参数？如何选择？2）试述换热器的工艺计算过程（即设计步骤）第41页，本讲稿共41页