第五章 主要设备的设计与选型
面的经验公式求出。
'Qw Fw?vw式中，vw为通过重相口的重相流速，一般为0.035～0.2m/s。取vw?0.2m/s则
Fw?0.0007?0.004m2 0.2
取重相口的垂直宽度bw?bo?0.02m，则重相口的水平宽度为
aw?Fw0.004??0.20m bo0.02取ao?aw?0.20m
⑤轻相回流堰
选取堰的宽度为槽宽的60％，即
a?,X?0.6?0.671?0.403m 而
?h?,X?(Q0,Xm0a0,X?fM,1(4Qw?3Qw?)???2gma2g??00,X??2323234?58.09?3?58.09??1.1?()??24?60?60????0.010m?0.4?0.403?2?9.81?????
则取轻相回流堰高度
H0,X?HS??HWS??h0,X?0.95?0.01?0.010?0.97m
5.3反应器设计计算
5.3.1反应器计算
1.已知数据：
地沟油的密度 甲醇密度 甘油密度
表5-2已知数据
0.9 0.8 1.2613
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t/m3 t/m3 t/m3
广东石油化工学院本科毕业设计：年产4万吨的生物柴油
甲酯密度 平均密度 处理地沟油 年工作时间 操作时间/批
原料油每批处理量：m＝
0.87 899.9408 40000 300 96 t/m kg/m3 t day min
3
40000=8.889吨
300?24?60/96每批甲醇质量＝1.678吨
8.8891.678??11.97m3 物料总体积估算V?0.90.8装料系数取 0.75，反应器采用两个
11.97每个反应器体积V1＝＝7.98m3
0.75?2取釜径dt ＝2m 则塔高＝
7.98＝2.54m
3.14?125.3.2搅拌器计算
1．选用搅拌器类型：6叶平片涡轮式
尺寸： 叶轮直径d＝2/3=0.667m 叶轮距釜底高度Hi ＝d ＝0.667m 叶轮宽度W＝d/5＝0.1333m
叶轮叶片长度l ＝d/4＝0.16666667 液体深度Hl ＝V1 /S＝
11.97=1.91m 基本跟塔尺寸相符 23.14?2?1挡板数取2 ，挡板宽度Wb ＝0.5m 2.功率计算 查得数据：
表5-3 查得数据表
油酸甘油三酯粘度
甲醇黏度 甘油粘度
0.019 0.000362 0.111
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pa*s pa*s pa*s
第五章 主要设备的设计与选型
平均粘度 据经验取
搅拌器转速 100 r/min
搅拌雷诺数Res ＝ρnd2/μ＝445886.38 取搅拌器功率因子K2 ＝6
0.001495 pa*s 搅拌器功率 N= K2ρn3d5=6x899.9408x(100/60)3 x0.6675 =3291.96445W
3．强度、壁厚
选用16Mn钢 查得许用应力[σ]t ＝170MPa
设计压力（底部压力）p＝(ρgHl＋P0 )/106=(899.9408X9.8X1.9921124+101300)/106
=0.118869275MPa
取焊接头系数Ф＝1
计算厚度δ＝PcDi/（2[σ]t Ф－Pc）＝0.69923103mm 取蚀余量C2 ＝2mm
δd＝δ＋ C2 ＝2.699231031mm C1取0.6mm
壁厚δn =δd＋C1+Δ＝4
考虑到开孔补偿实际的壁厚可取6mm 4.水压试验
水压试验压力pT ＝1.25X0.118869275MPa＝0.148586594MPa 有效厚度δe
＝δn－C=6-0.6-2=3.4mm
0.148586594?(2000?3.4)实验应力σt = =43.77623271MPa
2?3.4又查表得16MnR的σ0.9Фσ
s
s
＝345MPa
＝0.9x1x345=310.5MPa>σt＝43.77623271MPa
所以满足水压的试验要求。
5.3.3管径的计算：
入口流量＝11.97/2/10/60=0.01m3/s 由经验值选取入口流速1.5 m/s
V0.01入口截面积S＝＝＝0.0067m2
v1.5入口计算内径＝
4?0.0067＝0.092m
3.14入口选用内径0.1m，选用入口管规格108X4 热轧无缝钢管 GB8613-1987
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广东石油化工学院本科毕业设计：年产4万吨的生物柴油
0.01=1.27m/s 23.14?0.1/4由于出口和入口质量一样，密度均取平均密度，出口与入口的管径相同。
实际入口流速＝
5.3.4传动轴设计计算
转矩＝9.55X3291.96445/100＝314.3826047Nm
根据以上的计算，选用轴径为60mm的扭转应力为1.602MPa的钢性轴作为传动轴。
5.4泵的计算和选型
部分泵的计算示例 1.进料泵
进料高度?11?0.35?1.62?2.5?7.97m
在原料液罐液面与进料口之间列伯努利方程得：
2P1u12P2u2Z1???H?Z2???Hf,1?2
?g2g?g2g其中Z2-Z1＝2.7m，P1＝1atm,P2＝1atm，u1 ＝0，u2 ＝1m/s，大约估算Hf＝1.5m 则泵的压头为H＝4.25m
参考《化工原理》上册附表九，选用IS50-32-125水泵，扬程5m。
2.反应出料泵
以地面为基准面与2楼的储罐之间列伯努利方程得：
2P1u12P2u2Z1???H?Z2???Hf,1?2
?g2g?g2g其中Z1-Z2＝9.5m，P1＝1atm,P2＝1atm ，u1=0，u2 ＝1m/s,大约估算Hf=3.5m 则泵的压头为H＝13.05m
参考《化工原理》上册附表九，选用IS50-32-200水泵，扬程13.1m。
3.最终产物储存泵
以地面为基准面与塔顶的面之间列伯努利方程得：
2P1u12P2u2Z1???H?Z2???Hf,1?2
?g2g?g2g其中Z2-Z1＝7m，P1＝1atm,P2＝1atm，u1=0，u2 ＝0.5m/s，大约估算Hf＝3.5 则泵的压头为H＝10.55m
参考《化工原理》上册附表九，选用IS60-40-200水泵，扬程11.8m。
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