化工原理 课程设计

设计点qVVh=905.3; qVLh=45.56位于正常操作区内，表明该塔板对气液负荷的波动有较好的适应能力，但是比较靠近液相上限线。在给定的气液负荷比条件下，塔板的气（液）相负荷的上下限，分别由降液管液泛线和严重漏液所限制。

由图查得

qVVhmax?1250m3/hqVVhmin?300m/h1250?4.16 3003

故操作弹性为

所涉及筛板的主要结果汇总如下表：

结构及其尺寸 型式 塔径D/m 塔板间距HT/m 降液管截面积Ad/m2 有效传质区面积Aa/m 溢流堰高hw/m 溢流堰长lw/m 筛孔直径do/m 开孔率φ 低隙hb/m 单流型弓形降液管 1.7 0.45 0.2338 0.628 0.06 1.241 0.006 0.1 0.03 操作性能 操作气速u/(m﹒s-1) 泛点率 堰上方液头高度how/m 筛孔气速uo/(m﹒s-1) 塔板阻力hf/m 降液管中清夜层高度Hd/m 液体在降液管中停留时间τ/s 稳定系数k 操作弹性 降液管内液体流速ud/(m﹒s-1) 0.124 0.6423 0.0318 4.007 0.134 0.2444 8.135 1.9989 4.16 0.055 - 13 -

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第三章 立式热虹吸再沸器的工艺设计

一、设计条件及物性参数

① 、再沸器壳程与管程的设计条件 壳程 管程 温度/℃ 100 49.6 压力（绝压）/MPa 0.101 1.819 冷凝量/（kg/s） 0.868 蒸发量/（kg/s） 6.538 ② 、物性数据 管程流体在49.6℃下的物性数据： 潜热rb 300kJ/kg 液相热导率?b 液相粘度?b 0.082W（m?k） 0.07mPa?s 汽相密度?b 液相密度?b（丙烷） 液相定压比热容Cpb 446kg/m3 3.228kJ/(kg?k) （塔底丙烷） 汽相粘度?V ?b2.2mN/m 0.009 mPa·s 蒸汽压曲线斜率 (?t?p)s 35.3kg/m 30.000025K·m2/Kg 壳程凝液在定性温度100℃下的物性数据： 潜热rc 2285.4kJ/kg 热导率?c 0.63W/（m?k） 粘度?c 0.283mPa·s 密度?c 958.4kg/m3 二、工艺设计

1、估算再沸器面积

①再沸器的热流量

A、 再沸器的热流量根据式Q?Dbrb?Dcrc，求得 热流量Q?6.538?300?1.961?106W

B、 计算传热温差?tm?T?tb?100?51.22?48.78K C、 假定传热系数K?800W/(m2?k)，则可用式Ap?.1961?106Ap??50.26m2

800?48.78

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Q估算传热面积Ap为：K?tm化工原理 课程设计

D、 拟用单程传热管规格为?38?3mm，管长L?3000mm，则可得：

NT?Ap?d0L?140根

查表3-6取NT=169根

E、 若将传热管按正三角形排列，则可得：

NT?3a(a?1)?1?169，求得a?7，b?2a?1?15 壳体内径D?t(b?1)?(2~3)d0，取焊接t?1.25d0?0.032m

D?0.032?(15?1)?3?0.032?0.562m，取D?0.6m

且查表3-16取管程进口管直径Di?0.2m，管程出口管直径Do?0.25m

2、传热系数校核

①、显热段传热系数KCL

设传热管出口出气含率xe?0.215，则用式

Wt?Db?30.41kg/s xea、 显热段传热管内表面传热系数 计算传热管内质量流速

WWtG?t??30.41kg/(m2?s)

s0?d2NiT4计算雷诺数Re?diG?b?13901?10000

计算普朗特数Pr?Cpb?b?b?322?0.00007?2.7556

0.082计算显热段传热管内表面传热系数

?0.0820.8?i?0.023bRe0.8Pr0.4?0.023??13901?2.75560.4di0.032?182.358W/(m2?k)b、计算管外冷凝表面传热系数

Q1.961?106计算蒸汽冷凝的质量流量Dc???0.868kg/s

rc2258.4?103计算传热管外单位润湿周边上凝液的质量流量

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M?Dc0.868??0.043[1/(m?s)]

?d0NT??0.032?1694M?608.44?2100

计算冷凝液膜的Re0??计算管外冷凝表面传热系数

?2g?3?0?1.88?[2c]1/3?57162 W/(m2?k)

?c、 污垢热阻及管壁热阻 查表3-9至3-11得：

沸腾侧Ri?0.000176m2?k/W，冷凝侧R0?0.00028 m2?k/W， 管壁热阻RW?0.00006m2?k/W d、计算显热段传热系数 KL?1?141.76W/(m2?k)

d0RdRd1?i0?W0?R0??0dididm?0②、蒸发段传热系数KE a、 计算传热管内釜液的质量流量

Gh?3600G?3600?30.409?109473kg/(m2?h) 当xe?0.215时，计算Lockhat-Martinell参数

0.000007?(1?x)??V0.5?b0.10.780.935.30.5.1 Xtt??()()?()?()?()?1.1066计4??V0.224470.000009?x??b0.91?0.90 算

Xtt由《化工单元过程及设备课程设计》图3-29，根据

Gh?109473kg/(m2?h)及得到：aE?0.1

1， ?0.90363Xtt当x?0.4xe?0.4?0.215?0.086， 得到：

1?0.34544，再次查图3-29，得到：a'?0.6 Xtt- 16 -