課程設(shè)計(jì)--氯乙烯-二氯乙烷冷凝器工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 名 稱 氯乙烯-二氯乙烷冷凝器工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　課 程 名 稱 化工原理 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p>

2、;<p>　　2013年 12月 28日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 …………………………………………… 3</p><p>　　二、物料衡算 …………………………………………………… 7</p><p>　　1、精餾塔物料衡算……………………

3、…………………… 7</p><p>　　1.2冷凝器物料衡算…………………………………………… 8</p><p>　　三、熱量衡算……………………………………………………………10</p><p>　　四、設(shè)備設(shè)計(jì) …………………………………………… … 10</p><p>　　1、流體流徑選擇…………………………………………

4、……… 11</p><p>　　2、冷凝器熱負(fù)荷………………………………………………… 11</p><p>　　3、流體兩端溫度的確定………………………………………… 11</p><p>　　4、總傳熱系數(shù)…………………………………………………… 11</p><p>　　5、換熱面積……………………………………………………… 12&l

5、t;/p><p>　　6、初選管程及單管長(zhǎng)度………………………………………… 12</p><p>　　7、筒體直徑 ………………………………………………… 12</p><p>　　8、數(shù)據(jù)核算………………………………………………………13</p><p>　　五、設(shè)備選型 …………………………………………………………18</p>

6、;<p>　　六、總結(jié)…………………………………………………………………23</p><p>　　七、參考文獻(xiàn) …………………………………………………………24</p><p>　　八、致謝 ……………………………………………………………… 25</p><p>　　九、附工程圖紙 ………………………………………………… 26</p>

7、<p>　　2011級(jí)化學(xué)工程與工藝專業(yè)《化工原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計(jì)課題：氯乙烯-二氯乙烷精餾裝置塔頂冷凝器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化工原理》、《工程制圖》、《物理化學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)課程和其他相關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)，完成以化工單元設(shè)

8、計(jì)為主的一次工程設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次設(shè)計(jì)技能的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也為以后的專業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。因此，化工原理課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生實(shí)際工作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　1、年產(chǎn)氯乙烯：130000噸</p><p>　　2、產(chǎn)品氯乙烯組成：C

9、2H3Cl 99.95% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同) 、C2H4Cl2 0.05%</p><p>　　3、原料為20℃冷液體；原料組成：C2H3Cl 95% , C2H4Cl2 5%</p><p>　　4、分離要求：塔底氯乙烯含量不大于0.05%</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　1、

10、物料衡算（精餾塔、冷凝器）</p><p><b>　　2、冷凝器熱量衡算</b></p><p>　　3、冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　4、冷凝器換熱面積計(jì)算</p><p>　　5、冷凝器結(jié)構(gòu)型式選擇</p><p>　　6、冷凝器結(jié)構(gòu)尺寸、工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算等</p>

11、<p>　　7、冷凝器總傳熱系數(shù)的校核</p><p>　　8、冷凝器裝配圖的繪制</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 </b></p><p>　　對(duì)產(chǎn)品的性能、用途、工業(yè)狀況及未來(lái)的發(fā)展前景進(jìn)行概括和總結(jié)。對(duì)給定或選定的工藝流

12、程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。 </p><p><b>　　2、工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　選定工藝參數(shù)，對(duì)單個(gè)設(shè)備作出衡算示意圖，進(jìn)行物料衡算、熱量衡算，以表格形式表達(dá)衡算結(jié)果，其中的數(shù)據(jù)（非給定數(shù)據(jù)）及計(jì)算公式（經(jīng)驗(yàn)公式）必須交待來(lái)源（即何種參考書目，并在參考文獻(xiàn)中列出）。</p><p><b>　　3、設(shè)備計(jì)

13、算</b></p><p>　　選擇設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式，并說(shuō)明理由。進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p><b>　　4、輔助設(shè)備選型</b></p><p>　　典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸的計(jì)算，設(shè)備規(guī)格型號(hào)的選定。</p><p>　　5、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫</p><p

14、>　　要求嚴(yán)格按照邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式進(jìn)行編寫。設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)按順序包括以下內(nèi)容： </p><p>　　(1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書封面；(2)設(shè)計(jì)任務(wù)書； (3)目錄； (4)概述（設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介）； (5)工藝計(jì)算（物料衡算、熱量衡算）； (6)設(shè)備設(shè)計(jì)（主要設(shè)備設(shè)計(jì)、輔助設(shè)備設(shè)計(jì)或選型）； (7)設(shè)計(jì)總結(jié)、評(píng)述； (8) 參考資料； (9)致謝；（10）附工程圖紙。</p><p>

15、　　6、繪制主要設(shè)備的裝配圖</p><p>　　用A1圖紙繪制冷凝器裝配圖（圖面應(yīng)包括設(shè)備主視圖、俯（左）視圖、局部視圖等，并配備明細(xì)表、管口表、技術(shù)性能表、技術(shù)要求等），要求采用CAD繪制圖紙。</p><p>　　指導(dǎo)老師： 胡建明 周群貴</p><p>　　二O 一三年十二月十五日 </p><p><b&g

16、t;　　五、概 述</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是綜合應(yīng)用本門課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)，完成以單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐，是培養(yǎng)我們實(shí)際動(dòng)手能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是從學(xué)生走向工程師必然程序。通過(guò)課程設(shè)計(jì)能使我們掌握工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料，選用公式和數(shù)據(jù)，用簡(jiǎn)潔的文字、圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果及制圖等能力方面得到一次基本訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們更應(yīng)該注重樹立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是、

17、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。為我們將來(lái)更快的融入社會(huì)，更好的適應(yīng)新的工作提供有力的保障。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)僅對(duì)氯乙烯—二氯乙烷混合氣體的精餾裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)氯乙烯年產(chǎn)量為130000噸。根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)氯乙烯—二氯乙烷精餾裝置，精餾是化工生產(chǎn)中分離均相氣體混合物的典型單元操作，其歷史悠久，應(yīng)用廣泛。精餾的基本原理是將氣體混合物部分汽化、全部冷凝，利用其中各個(gè)組分揮發(fā)度不同而將其分離。其本質(zhì)是液、氣相間的

18、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。為使分離徹底，以獲得較純的產(chǎn)品，工業(yè)生產(chǎn)中常采用多次部分汽化、多次全部冷凝的方法——精餾。精餾過(guò)程通常是在塔設(shè)備內(nèi)完成的。</p><p>　　冷凝器是精餾過(guò)程必不可少的設(shè)備。它承擔(dān)著將物料冷凝的重要任務(wù)。而固定管板式換熱器更是因其具有工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工藝設(shè)計(jì)成熟、熱效率較高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，尤其在很多大工業(yè)生產(chǎn)中。</p><p>　　冷凝器同樣是一種廣泛使

19、用的精餾工藝設(shè)備,在煉油,化工行業(yè)中是主要的工藝設(shè)備之一。根據(jù)換熱條件,采用水作為冷卻介質(zhì),選用列管式換熱器.用自來(lái)水對(duì)熱流體冷卻屬于一側(cè)為恒溫流體的傳熱。由于傳熱溫差小于50℃，不設(shè)置膨脹節(jié)。由于介質(zhì)為有機(jī)質(zhì)蒸氣和水，所以水走殼程，有機(jī)質(zhì)走管程。</p><p>　　原料液為含氯乙烯95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、二氯乙烷5%的混合液，溫度為20℃冷液體。分離要求為塔底氯乙烯含量不大于0.05%，年產(chǎn)量130000（

20、噸）。</p><p>　　氯乙烯又名乙烯基氯（Vinyl chloride）是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，可由乙烯或乙炔制得。為無(wú)色、易液化氣體，沸點(diǎn)-13.9℃，臨界溫度142℃，臨界壓力5.22MPa。氯乙烯是有毒物質(zhì)，肝癌與長(zhǎng)期吸入和接觸氯乙烯有關(guān)。它與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限4％～22％（體積），在壓力下更易爆炸，貯運(yùn)時(shí)必須注意容器的密閉及氮封，并應(yīng)添加少量阻聚劑。 </p>&

21、lt;p>　　健康危害： 急性毒性表現(xiàn)為麻醉作用；長(zhǎng)期接觸可引起氯乙烯病。急性中毒：輕度中毒時(shí)病人出現(xiàn)眩暈、胸悶、嗜睡、步態(tài)蹣跚等；嚴(yán)重中毒可發(fā)生昏迷、抽搐，甚至造成死亡。皮膚接觸氯乙烯液體可致紅斑、水腫或壞死。慢性中毒：表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合征、肝腫大、肝功能異常、消化功能障礙、雷諾氏現(xiàn)象及肢端溶骨癥。皮膚可出現(xiàn)干燥、皸裂、脫屑、濕疹等。本品為致癌物，可致肝血管肉瘤。 </p><p>　　操作注意事項(xiàng)： 密

22、閉操作，全面通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過(guò)濾式防毒面具（半面罩），戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿防靜電工作服，戴防化學(xué)品手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑接觸。在傳送過(guò)程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止產(chǎn)生靜電。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。 儲(chǔ)存注意事項(xiàng)： 儲(chǔ)存于

23、陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過(guò)30℃。應(yīng)與氧化劑[1]分開存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用填料精餾塔。其優(yōu)點(diǎn)為：</p><p>　　1．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～40%，與篩板塔接近。</p

24、><p>　　2．操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。</p><p>　　3．塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。</p><p>　　4．塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～30%。&

25、lt;/p><p>　　5．塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～30%。</p><p><b>　　一、物料衡算</b></p><p>　　1.1、設(shè)計(jì)依據(jù)（已知技術(shù)參數(shù)和條件）</p><p>　　1.1.1 《化工原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p>&l

26、t;p>　　1.1.2 年產(chǎn)氯乙烯130000噸，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，取年平均生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)，即小時(shí)產(chǎn)量GD為：130000×103/8000=16250kg/h，本設(shè)計(jì)以小時(shí)產(chǎn)量為計(jì)算基準(zhǔn)。</p><p>　　1.1.3 原料為20℃的冷液體，原料組成：C2H3Cl 95% , C2H4Cl2 5%</p><p>　　1.1.4 分離要求：塔底氯

27、乙烯含量不大于0.05%</p><p>　　1.2精餾塔物料衡算</p><p>　　1.2.1物料衡算示意圖</p><p>　　1.2.2用質(zhì)量分率計(jì)算進(jìn)料量及塔釜采出量</p><p>　　由 原料量：= +</p><p>　　XF= XD+ XW </p>

28、<p>　　其中XF =96.81% XD =99.98% XW =0.08% </p><p>　　求得原料量：=17264.28 kg/h 塔底采出液的摩爾量：=700.59 kg/h </p><p>　　1.2.3計(jì)算摩爾量、摩爾分率</p><p>　　由于氯乙烯的分子量為62.5，二氯乙烷的分子量為

29、99 </p><p>　　則塔頂餾出液的摩爾組成: D=</p><p><b>　　進(jìn)料摩爾組成： </b></p><p>　　塔底采出液的摩爾組成：</p><p>　　塔頂餾出液的

30、平均摩爾質(zhì)量： 原料液的平均摩爾質(zhì)量:</p><p>　　塔底采出液的平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　原料液的摩爾量： </p><p>　　塔底采出液的摩爾量 ：</p><p>　　塔頂餾出液的摩爾量：</p><p>　　1.2.5精餾塔物料衡算表&

31、lt;/p><p>　　表1-1精餾塔物的料衡算表</p><p><b>　　誤差:</b></p><p>　　1．3冷凝器物料衡算</p><p>　　1.3.1、 操作回流比選取</p><p>　　1.3.1 根據(jù)設(shè)計(jì)條件和數(shù)據(jù)作物系氣液平衡線（x—y圖）</p><p&

32、gt;　　查閱相關(guān)資料，找出物系的氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　根據(jù)安托因公式: </p><p>　　物系的氣液平衡數(shù)據(jù)表(氣—液平衡數(shù)據(jù))</p><p>　　1.3.2 作出平衡線（x—y圖）如下:</p><p>　　1.3.3 計(jì)算最小回流比Rmin，確定實(shí)際回流比</p><p>　　利用平

33、衡線（x—y圖）求取最小回流比Rmin （泡點(diǎn)進(jìn)料q=1）</p><p>　　由圖得最小截距：XD/(Rmin +1)=0.9663 得：Rmin =0.034668</p><p>　　1.3.4 確定實(shí)際回流比： R=10Rmin =0.35</p><p>　　1.3.5進(jìn)料量及組成確定</p><p>　　V =

34、L+D =90.98+259.9521</p><p>　　=350.9321 kmol/h </p><p>　　L = RD =0.35 ×259.9521</p><p>　　=90.98kmol/h</p><p>　　VYD=LXD+DXD</p><p>　　YD=0.9998

35、 </p><p><b>　　冷凝器物料衡算表</b></p><p>　　表1-2冷凝器物料衡算表</p><p><b>　　二、熱量衡算</b></p><p>　　2.1 冷凝器的熱量衡算</p><p>　　2.1.1確定塔頂、塔底控制溫度</p>

36、<p>　　由上表t-x（y）試差求得： TD=274.1k=1.1OC TW=333.3k=60.3OC </p><p>　　塔頂與塔釡的平均溫度：T=(TD+TW)／2=(1.1+60.3)／2=30.7OC</p><p><b>　　2.1.2已知條件</b></p><p>　　1）變化過(guò)程：冷卻水從20 OC

37、升溫到45 OC，物料由飽和蒸汽變?yōu)轱柡鸵后w</p><p>　　2）冷凝器的物料組成表</p><p>　　表1-2冷凝器物料衡算表</p><p>　　2.1.3、各組分熱力學(xué)參數(shù)見下表：</p><p>　　根據(jù)已知條件查閱參考化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)用冊(cè)有機(jī)卷汽化潛熱（kJ/mol）</p><p>　　由內(nèi)差法得1.

38、1℃時(shí)：氯乙烯汽化潛熱為19.975 kJ/mol</p><p>　　二氯乙烷汽化潛熱為31.616 kJ/mol</p><p><b>　　2.1.4、計(jì)算:</b></p><p>　　1）物料冷凝所放出的熱量</p><p>　　1.2.2冷卻水量的計(jì)算：=MΒγΒ+MΑγΑ=21928.868×31

39、9.6+6.9498×319.35=7010685.6kJ/h</p><p>　　取Q損=3%Q放=0.03×7010685.6=210320.56KJ/h</p><p>　　由于溫度低于外界溫度，所以損失即為外界環(huán)境給予其熱量</p><p>　　Q吸=Q放+Q損=7010685.6+210320.56=7221006.1 KJ/h<

40、/p><p>　　由已知冷凍鹽水的進(jìn)口溫度為-20℃，出口溫度為-10℃</p><p>　　查參考文獻(xiàn)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)用冊(cè)取密度為1195kg/m3, ，1110 kg/m3,的氯化鈣水溶液</p><p>　　比熱容單位KJ/(Kg·℃)</p><p>　　由內(nèi)差法得：（取0℃為270K）</p><p>

41、　　t=-20℃時(shí) Cp冷凍鹽水=2.952kJ/kg·K</p><p>　　t=-10℃時(shí) Cp冷凍鹽水 =3.304kJ/kg·K</p><p>　　得到水的平均比熱容為(2.952+3.304)/2=3.128kJ/kg·K</p><p>　　所以=M冷凍鹽水Cp冷凍鹽水ΔΤ</p><p>

42、　　=64.125kg/s</p><p>　　冷凍鹽水的消耗量為64.125kg/s。</p><p>　　三、冷凝器的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1流體流徑的選擇</p><p>　　根據(jù)流體流徑的選擇規(guī)則,由于冷凍鹽水有腐蝕性。</p><p>　　可以得出結(jié)論：冷卻水走殼層，有機(jī)質(zhì)走管層。</p&g

43、t;<p>　　3.2冷凝器的熱負(fù)荷q</p><p>　　Q ——管程流體放出的熱量</p><p>　　3.3流體兩端溫度的確定</p><p>　　3.3.1 《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》獲得如下物性參數(shù)：</p><p>　　表2.2 各組分物性數(shù)據(jù)表</p><p>　　冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度-20℃

44、,出口溫度-10℃</p><p>　　進(jìn)料狀況及加熱介質(zhì)：</p><p>　　進(jìn)料狀況：氣相 露點(diǎn)溫度1.1℃ </p><p>　　出料狀況：液相 泡點(diǎn)溫度1.1℃</p><p>　　冷卻介質(zhì)：采用冷凍鹽水</p><p>　　傳熱溫度差（按逆流方式計(jì)算）：

45、 </p><p><b>　　==-15.6℃</b></p><p>　　所以為-15.6℃

46、 </p><p><b>　　3.4總傳熱系數(shù)K</b></p><p>　　按照資料初選傳熱系數(shù)K=700W/m2℃</p><p>　　3.5換熱面積S的計(jì)算</p><p><b>　　3.6初選管程數(shù)</b></p&g

47、t;<p>　　3.6.1 確定管程流速u：</p><p>　　根據(jù)資料管程流體速度取u=1m/s</p><p>　　冷凍鹽水的Ws=64.125㎏/s</p><p>　　由于取的是密度為1100kg/m3的冷凍鹽水</p><p>　　固當(dāng)溫度為-15.6時(shí)由內(nèi)差法可取冷凍鹽水密度為1110kg/m3</p>

48、<p>　　Vs=Ws/ρ=64.125/1110=0.0578m3/s</p><p>　　3.6.2流通截面積A</p><p>　　根據(jù)Vs=uA A=π/4×d2×n=Vs/u=0.0578m2</p><p>　　3.6.3 單程換熱管數(shù)</p><p>　　根據(jù)物料特性，選定換熱管規(guī)格為φ2

49、5×2.5mm</p><p><b>　　則換熱管數(shù)</b></p><p><b>　　取整得n=185根</b></p><p>　　3.7單根換熱管長(zhǎng)度L</p><p><b>　　單根管長(zhǎng)</b></p><p><b>

50、　　取單管長(zhǎng)度L=2m</b></p><p>　　則將換熱器做成多管程換熱器，程數(shù)=12.28÷2=6.14</p><p>　　得到管程為6，那么換熱管數(shù)為6×185=1110根。</p><p>　　根據(jù)L=2m S=d0Ln/=178.33 </p><p>　　得n/==178.33

51、/(3.14×0.025×2)=1130.1根</p><p><b>　　取1130根</b></p><p><b>　　3.8筒體直徑計(jì)算</b></p><p>　　3.8.1 管中心距：t =1.25do=1.25×25=31.25mm；取t =32mm （焊接）</p>

52、;<p>　　最外列管中心距筒壁b′=2=50mm-25/2mm=37.5mm</p><p>　　3.8.2 中心線上布管數(shù)：本設(shè)計(jì)采用正三角形排列，則</p><p>　　=36.98；取整nc=37 </p><p>　　3.8.3筒體直徑的計(jì)算：DN= t (nc-1)+2b′=32×(37-1)+2×50=1250m

53、m</p><p>　　圓整至規(guī)格尺寸D=1300mm</p><p><b>　　數(shù)據(jù)核算</b></p><p>　　由圖可得實(shí)際管數(shù)n=1020根</p><p>　　3.8.4實(shí)際換熱面積S’及流通面積A’</p><p><b>　　S’=Ln實(shí)πd0</b><

54、;/p><p>　　=2×1020×3.14×0.025</p><p><b>　　=160.14m2</b></p><p>　　A′= nπdi2/4=1020×3.14×0.022/4=0.32m2</p><p>　　管程實(shí)際流速=0.1806m/s</

55、p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　3.9.1校核K值</b></p><p><b>　　K=</b></p><p><b>　　3.9.2折流擋板</b></p><p>　　殼程流體流速Vs=uA =

56、u×(πD²/4-nπd02/4) </p><p>　　已知?dú)こ塘黧w質(zhì)量流量Ws=21935.817㎏／h </p><p>　　M=0.9995×62.503+0.0005×98.966=62.52g/mol=62.52kg/kmol</p><p>　　ρ=MP/RT=62.52&#

57、215;350/（8.314×(273+1.1)）=9.6㎏/m³</p><p>　　Vs=Ws/ρ=21935.817/9.6=2284.98m³/h= 0.6347m³/s</p><p>　　由得u=Vs×4/[π×(D-ndo2)]</p><p>　　u=0.6347×4／[3.14&

58、#215;﹙1.1 ²-0.025 ²×1020﹚]=1.41m/s</p><p>　　3.10核算總傳熱系數(shù)K值</p><p>　　3.10.1管程流體對(duì)流傳熱系數(shù)</p><p><b>　　(1)管程傳熱系數(shù)</b></p><p>　　查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p>

59、;<p>　　密度為1110kg/m3的冷凍鹽水</p><p>　　t=-5℃，冷凍鹽水的粘度μ=2.716 mPa·s，</p><p>　　t=-10℃，冷凍鹽水的粘度μ=3.344 mPa·s</p><p>　　根據(jù)逐差法算得-20℃的冷凍鹽水的粘度μ=5.124 mPa·s</p><p&g

60、t;　　t=-10℃，冷凍鹽水的普朗特?cái)?shù)Pr=22.9，</p><p>　　t=-0℃，冷凍鹽水的普朗特?cái)?shù)Pr=13.9</p><p>　　根據(jù)逐差法算得-20℃的冷凍鹽水的普朗特?cái)?shù)Pr=31.68</p><p>　　t=-10℃，冷凍鹽水的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.473W/(m·℃)</p><p>　　t=0℃，冷凍鹽水的導(dǎo)熱系數(shù)

61、λ=0.556W/(m·℃)</p><p>　　根據(jù)逐差法算得-20℃的冷凍鹽水的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.454</p><p>　　Re=duρ/μ=0.02×1×1110/5.124×10-3=4332.5526(湍流)</p><p><b>　　= </b></p><p>　　

62、因?yàn)槔鋬鳆}水被加熱，所以n取0.4</p><p><b>　　=1688.334</b></p><p><b>　　(2)殼程傳熱系數(shù)</b></p><p>　　λ：冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù)</p><p><b>　　ρ：冷凝液的密度</b></p><p&

63、gt;<b>　　g：重力加速度</b></p><p>　　γ：飽和蒸汽的冷凝熱</p><p>　　Δt：蒸汽的飽和溫度和壁溫之差</p><p><b>　　μ：冷凝液的粘度</b></p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得：</p><p>　　氯乙烯的冷凝熱：

64、γ=330.2kJ/kg</p><p>　　壁溫tw=（-20+1.1）/2=-9.45</p><p>　　定性溫度tm=(-9.45+1.1)/2=-4.175</p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)</p><p>　　查得氯乙烯液態(tài)密度：t=-20℃，ρ=978kg/ ；t=0℃，ρ=946kg/</p><

65、p>　　根據(jù)內(nèi)差法求得-4.175℃的ρ=956.7kg/ </p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)</p><p>　　查得氯乙烯粘度：：t=250K，μ=8.601μ Pa·s；t=300K，μ=10.42μPa·s</p><p>　　根據(jù)內(nèi)差法求得-4.175℃的μ=9.012uPa·s；</p><

66、;p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)</p><p>　　查得氯乙烯的熱導(dǎo)率：t=-20℃，=0.1427w/（m·K）；</p><p>　　t=0℃，=0.1339mw/（m·K）</p><p>　　根據(jù)內(nèi)差法求得-4.175℃的熱導(dǎo)率=0.1374 w/（m·K）；</p><p>　　1.1－（-9.

67、45）=10.55℃</p><p><b>　　=9.56</b></p><p>　　==4780.73w/(m²·℃) </p><p><b>　　總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　已知，，，，</b></p><p

68、>　?。?）查附表十三 [1]得：碳鋼λ=50.79 w/(m²·℃)</p><p>　　冷凍鹽水的污垢熱阻：</p><p>　　查附表二十知有機(jī)化合物污垢熱阻</p><p><b>　　代入數(shù)得</b></p><p>　　求得K= 656.54 w/(m²·℃)&l

69、t;/p><p>　　==190.13942m²</p><p>　　=3.14×0.025×2×1020=160.14m²</p><p>　　==15.77759％</p><p><b>　　而15%<<30%</b></p><p>

70、;　　故初選冷凝器符合要求。</p><p>　　3.11 流體流動(dòng)阻力（壓強(qiáng)降）的計(jì)算</p><p>　　3.11.1 管程流體阻力：摩擦阻力公式計(jì)算</p><p>　　對(duì)φ25×2.5的管子：Fi =1.4 Np=4 </p><p><b>　　單管程N(yùn)s=1</b></p>

71、<p>　　設(shè)管壁粗糙度ε=0.1mm </p><p>　　Re=4332.5526</p><p>　　查λ——Re關(guān)系圖[1]得λ=0.038</p><p>　　=（1817.73+1435.05）×1.4×4=18215.568Pa</p><p>　　3.11.2殼程阻力損失</p>

72、<p><b>　　式中：；</b></p><p>　　uo——按殼程流通截面計(jì)算所得的殼程流速</p><p>　　NB——折流擋板數(shù)目,de——?dú)こ痰漠?dāng)量直徑</p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)可得：0℃下的的密度ρ=1110kg/m3 的冷凍鹽水；</p><p>　　t=-10℃，冷凍

73、鹽水的粘度μ=6.678 mPa·s，</p><p>　　t=-20℃，冷凍鹽水的粘度μ=10.56 mPa·s </p><p>　　平均黏度μ=（6.678+10.56）/2=8.619mPa·s</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　=235100.46Pa&

74、lt;/p><p><b>　　第二部分 設(shè)備選型</b></p><p>　　4 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1筒體</b></p><p>　　筒體長(zhǎng)L=6000mm，公稱直徑DN=1300mm，厚度δ=10mm</p><p><b>　　

75、4.2橢圓形封頭</b></p><p>　　選取橢圓形封頭，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：JB/T4737—95，其厚度和圓筒相等，即10mm</p><p>　　4.3壓力容器法蘭（甲型）</p><p>　　4.4膨脹節(jié)ZD型(P=0.235MPa)因此選擇材質(zhì)：Q235A</p><p><b>　　Tm=60.3℃</b

76、></p><p>　　大于50℃，因此需設(shè)置膨脹節(jié)。</p><p><b>　　4.5管板</b></p><p>　　固定管板式換熱器的管板的主要尺寸：</p><p><b>　　4.6 分程隔板</b></p><p>　　4.7 分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距&l

77、t;/p><p><b>　　,,</b></p><p>　　換熱管中心距宜不小于1.25倍的換熱管外徑,所設(shè)計(jì)的換熱器不用機(jī)械方式清洗</p><p>　　4.8拉桿的直徑、數(shù)量和尺寸：</p><p><b>　　4.9拉桿孔</b></p><p><b>　　

78、dn=12mm</b></p><p>　　l2=1.5dn=1.5×12=18mm</p><p>　　4.10換熱管與管板的連接</p><p><b>　　4.11接管的計(jì)算</b></p><p>　　A、走管程冷凍鹽水進(jìn)出口接管的直徑計(jì)算</p><p>　　取u=

79、2.0m/s時(shí) </p><p>　　Vs=Ws/ρ=64.125/1110=0.0578</p><p>　　采用φ108×4mm熱軋無(wú)縫鋼管，實(shí)際冷凍鹽水進(jìn)出口管內(nèi)流速為：</p><p>　　m/s </p><p>　　B、走殼程物料蒸氣進(jìn)出口接管的直徑計(jì)算</p><p>

80、;　　則u2=15m/s，Vs=Ws/ρ=21935.817/9.6=0.6347 則：</p><p>　　采用φ159×4.5mm熱軋無(wú)縫鋼管，實(shí)際蒸氣進(jìn)出口管內(nèi)流速為：</p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　C、排污管的直徑計(jì)算</p><p>　

81、　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取采用φ25×2.5mm，L=150mm冷軋無(wú)縫鋼管</p><p><b>　　4.12管法蘭</b></p><p>　　4.13 支座選取</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用鞍式支座（BI型）</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p&g

82、t;　　對(duì)于本次的課程設(shè)計(jì)，主要是解決相應(yīng)的工業(yè)生產(chǎn)中的物系分離，精餾作為一項(xiàng)比較常用的、成熟的工藝，有著其獨(dú)特之處。其在化工行業(yè)的應(yīng)用難以替代。</p><p>　　本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是氯乙烯----二氯乙烷的精餾裝置進(jìn)料冷凝器的設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，讓我對(duì)冷凝器結(jié)構(gòu)及基本原理有了更深一步的認(rèn)識(shí)，了解、熟悉了固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)，并能進(jìn)行一定量、一定分離要求的冷凝器的設(shè)計(jì)。</p><p>

83、;　　在本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了很多以前在課程學(xué)習(xí)時(shí)的不足之處，讓我在意識(shí)和認(rèn)識(shí)上得到了提高，課程設(shè)計(jì)綜合了好幾門學(xué)科的知識(shí)讓我深深地體會(huì)到了學(xué)科間的貫穿和聯(lián)系，同時(shí)也讓我發(fā)現(xiàn)并改善了其他學(xué)習(xí)學(xué)科時(shí)的不足，有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。而且提高了我的獨(dú)立自主的能力，處理事情考慮得更加全面，思考角度更加廣泛，決定更加迅速、準(zhǔn)確。這次課程設(shè)計(jì)讓我們對(duì)這些科目有了更深刻的認(rèn)識(shí)，更能靈活運(yùn)用這些知識(shí)。理論聯(lián)系實(shí)際，將書本上的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中

84、，并從中改進(jìn)設(shè)備的屬性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。并且仔細(xì)考慮問(wèn)題，使設(shè)備既安全又經(jīng)濟(jì)從而達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的最終目的。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)還讓我學(xué)習(xí)了尋找解決問(wèn)題的途徑、思路，學(xué)會(huì)了如何查找所需的資料，在比較中設(shè)計(jì)選擇、優(yōu)化方案，是我的思路較之前更加縝密、態(tài)度更為審慎。讓我更加清楚地了解工業(yè)操作流程，對(duì)其操作要點(diǎn)有比較深刻的了解。對(duì)今后從事的行業(yè)有更深的認(rèn)識(shí)！</p><p><b&g

85、t;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]、《化工原理上冊(cè)》 天津科學(xué)技術(shù)出版社 夏清、陳常貴主編</p><p>　　[2]、《化工原理下冊(cè)》 天津科學(xué)技術(shù)出版社 夏清、陳常貴主編</p><p>　　[3]、《化工工藝制圖》 化學(xué)工業(yè)出版社 周大軍、揭嘉主編</p><p>　　[4]、

86、<化工機(jī)械基礎(chǔ)》 第一版 化學(xué)工業(yè)出版社 董大勤 主編</p><p>　　[5]、<化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè)》 第一版 化學(xué)工業(yè)出版社 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　此次的課程設(shè)計(jì)之所以能順利完成，首先應(yīng)該感謝**老師的認(rèn)真指導(dǎo)，倆位老師不管天氣怎么樣，都是提前到

87、教室等待我們的到來(lái)；上課再忙，他們也不會(huì)缺席。他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，指導(dǎo)同學(xué)的熱情，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的開端到項(xiàng)目的最終完成，始終都在耐心地指導(dǎo)設(shè)計(jì)并不時(shí)地鼓勵(lì)我。每前進(jìn)一步都離不開他們的督導(dǎo)，在此向老師表示忠心的感謝！</p><p>　　老師的指導(dǎo)固然重要，但課余之時(shí)也離不開同學(xué)的幫助，其中最重要的是我班同學(xué)**，他自己雖然很忙，但還是毫無(wú)怨言的幫助我。</p>&l