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1、第五章再沸器的设计一. 物性数据1. 选用立式热虹吸再沸器 塔顶压力 :2.6MP( 绝压) 塔底压力 :2.66MP( 绝压) 2. 再沸器壳程与管程设计 壳程管程 温度/ oC 20-80 5.35 压力( 绝压)/MP 0.1 2.52 蒸发量 /(Kg/h) 16200.3 3 物性数据壳程凝液 (水)在定性温度 50oC下的物性数据 : 密度c=988.1Kg/3m定压比热容cpC=4.174KJ/(Kg K)热导率c=0.648W/(mK) 粘度c=0.549mPa s 管程流体 5.35下的物性数据 : 潜热b=296KJ/Kg 液相热导率b=0.083 W/(mK)液相粘度b=
2、0.057 mPas 液相密度b=385.578 Kg/3m液相定压比热容bpc =3.43 K J/(Kg K)表面张力b=2.721mN/m 气相粘度v=0.087 mPas 气相密度v=35.55 Kg/3m蒸汽压曲线斜率spt)/(1.84 kgKm/1023二. 估算设备尺寸 1. 计算热流量 Q为Q=3600/62bHCrMV=1332 Kw 2. 计算传热温差mt =)35.520()35.580(ln)35.520()35.580(=36.85 K 3. 假设传热系数 K=600)/(2KmW则估算传热面积pA 为pA =mtKQ=60.24 2m4. 拟用传热规格为mm5.2
3、25, 管长 L=3000mm, 则计算传热管数TNLdANoP T=256根5. 若将传热管按正三角形排列, 则管子排列面积是一个正六边形TN =1)1(3aa解得a=9 个故正六边形个数为 9 个, 1912ab 则取管心距t0.032m 又因为是单管换热器 , 所以壳径内径 D 为02) 1(dbtD=0.626 m 管程进口管取iD =200mm 出口管径取oD =400mm 三. 传热系数效核1. 显热段传热系数LK设传热管出口汽化率ex =0.3 则计算循环流量WtWt=eHC xVM62=15.00 kg/s . 显热段传热管内表面传热系数计算传热管内质量流速G 为id =20m
4、m 故TiNdS2 04=0.08042m0SWGt=186.57)/(2smKg计算雷诺数 Re为 Re=biGd=4410105.6计算普朗特数为bbp rbCP=2.36 计算显热段传热管内表面传热系数i=4.08 . 0023.0re ibPRd=953.39)/(2KmW. 计算管外冷凝表面传热系数计算蒸汽冷凝的质量流量cD =tCQp=5.32 Kg/s 计算传热管外单位湿润周边上凝液的质量流量Tc NdDM0=0.264711sm计算冷凝液膜的 0eR =cM4=1928.6 30% 四. 循环流量效核1. 循环系统的推动力当1 .033. 03exx时计算 Lockhat-Ma
5、rtinell参数ttXttX =1 .05 . 09.0)()(/)1(vbbVxx=2.106 计算两相流的液相分率LR 为LR =5 . 02) 12(tttttt XXX=0.678 计算两相平均密度LbLvtpRR )1(=272.87 Kg/3m当3. 0exx时计算 Lockhat-Martinell参数ttXttX =1.05.09. 0)()(/)1(vbbv eexx=0.598 计算两相流的相分率LRLR =5 . 02) 12(tttttt XXX=0.374 计算两相流平均密度tpLbLvtpRR )1 (=166.46 Kg/3m参照设计书3-19 表 并根据焊接需
6、要去4.1lm 于是计算循环系统的推动力DpDp = glLtptpbCD)(= 2082.5 (Pa) 2. 循环阻力. 管程进口管阻力1p 的计算计算釜液在管程进口管内的质量流速G为G= 2 4itDW=477.71 )/(2smKg计算釜液在进口管内的流动雷诺数ieRieR =biGD=61068.1计算进口管长度与局部阻力当量长度iLiL =)1914.00254. 0/(3426. 0)0254.0/(2ii DD=23.56 m 计算进口管内流体流动的摩擦系数ii=38.07543.001227.0ieR=0.016 故计算管程进口管阻力1p 为1p =bii iG DL 22 =
7、557.77 Pa . 传热管显热段阻力计算釜液在传热管内的质量流速为G=TitNdW2 4=186.6 )/(2smKg计算釜液在传热管内流动时的雷诺数eReR =biGd=41055.6计算进口管内液体流动的摩擦系数=38.07543.001227.0eR=0.0234 计算传热管显热段阻力2p2p =biBCGdL22 =23.53 Pa . 传热管蒸发段阻力汽相流动阻力3vp 的计算G=186.6)/(2smKg计算汽相在传热管内的质量流速VGVG =xG=18.66)/(2smKg计算汽相在传热管内的流动雷诺数evRevR =vviGd=31029.4计算传热管内汽相流动的摩擦系数v
8、v=38.07543.001227.0eR=0.044 计算传热管内汽相流动阻力3vp3vp =vviCD vGdL22 =27.52 Pa 液相流动阻力3Lp的计算计算液相在传热管内的质量流速LG 为LG =VGG=167.94)/(2smKg计算液相在传热管内的流动雷诺数eLReLR =bLiGd=41089.5计算传热管内液相流动的摩擦系数LL=38. 07543.001227.0eR=0.0249 计算传热管内液相流动阻力3Lp3Lp=bLiCD LG dL 22 =116.3 Pa 计算传热管内两相流动阻力3p3p =4413413)(LVpp=965.55 Pa . 蒸发段管程内因
9、动量变化引起的阻力管程内流体的质量流速G=186.6 )/(2smKg计算蒸发段管内因动量变化引起的阻力系数M M=1) 1()1(22LevbLe RxRx=1.87 计算蒸发段管程内因动量变化引起的阻力4p4p =bMG2 =168.87 Pa . 管程出口阻力气相流动阻力5vp的计算计算管程出口管中汽 , 液相总质量流速GG= 2 04DWt=119.4 )/(2smKg计算管程出口管中汽相质量流速VGVG =Gxe=35.82 )/(2smKg计算管程出口管的长度与局部阻力的当量长度之和ll= )1914.00254. 0/(3426.0)0254.0/(02 0 DD=46.53 m
10、 计算管程出口管中汽相流动雷诺数evRevR =vvGd0=51065.1计算管程出口管汽相流动的摩擦系数vv=38. 07543.001227.0eR=0.02 计算管程出口汽相流动阻力5vp5vp =vv vG dl 220=41.98 Pa 液相流动阻力5Lp的计算计算管程出口管中液相质量流速LGLG =VGG=83.58 )/(2smKg计算管程出口管中液相流动雷诺数eLReLR =bLGd0=51086.5计算管程出口管中液相流动的摩擦系数LL=38.07543.001227.0eLR=0.0171 计算管程出口液相流动阻力5Lp5Lp=bLiLGdl 22 =18.02 Pa 计算
11、管程出口管中两相流动阻力5p5p =4415415)(LVpp=450 Pa 系统阻力fpfp =1p +2p +3p +4p +5p =2165.72 Pa 循环推动力Dp 与循环阻力fp 的比值为fDpp /=1.04 循环推动力略大于循环阻力, 说明所设的出口汽化率ex =0.3 基本正确 , 因此所设计的再沸器可以满足传热过程对循环流量的要求. 第六章辅助设备的设计一、辅助容器的设计 容器填充系数取k=0.7 1. 进料罐（低温贮料）0乙烯1L=354.6 kg/m3乙烷2L=402 kg/m3 压力取 2.6Mpa （绝对压力）又进料fx =0.65 所以乙烯质量分率为63.4% =
12、383.25kg/m3进料质量流量 F=5176.8 kg/h进料罐容积LFVk，其中为停留时间，取4天，=4 24=96hV=1852.5m3圆整取 1853 m3 2. 回流罐（ -16.7）=407.51kg/m3 取停留时间为=0.5 h 填充系数7.0所以VnLq=28.45 m3 圆整后取 30 m3 1. 馏出产品罐 取产品停留时间为5 天，即=120 hnDq=117.55 kmol/h ，所以LHCnDMqV42=1591.2 m3/h 圆整为 1600 m3 3. 釜液罐 取停留时间为 5 天，即=120 hnWq=62.45 kmol/h kMqVHCnw62=797.9
13、 m3圆整取 800 m3二、传热设备的设计一. 传热设备1.塔顶冷凝器 冷凝器是将工艺蒸汽冷凝为液体的设备,在冷凝过程中将热量传热给循 环水等冷凝冷却剂，本设计采用卧式壳程冷凝器。 以液氨为冷凝剂，走管程，设入口温度为-40，出口温度为 -20。 塔顶产品走壳程。 近似按纯乙烯处理， 则-17的纯乙烯蒸汽在水平管束 外冷凝表面冷凝为 -17液体，故该换热器存在相变。r=7.802molkJ /传热温差82.920174017ln)2017()4017( mtK 传热速率Q=rqnV=1508.7 KW假设传热系数 K=700)/(2KmW则传热面积为mtKQA=219.52m圆整后 A=22
14、02m2. 釜液冷却器采用卧式关成冷凝 热物流： 4.7的釜液（按纯乙烷处理） ，冷却后为 -17的液体， 冷物流：液氨，入口温度 -40， 出口温度为 -25设传热系数 K=300kmw2/传热温差)4017()257 .4(ln)4017()257.4( mt=26.21 K 热流量为3600/ )(21.62ththCMqhpnwHC=3600/ )177 . 4(10495.33045.623=410947.3假设传热系数K=300)/(2KmW则传热面积为mtKA=5.022m圆整后A=6 2m三泵的设计 1. 进料泵（两台，一用一备） 设原料罐按装高度距地面1 米, 进料位置距地面
15、高度为mZ5 .298. 055.034102进料塔的压力 2.63MPa 流体流速 u=0.5 m/s smqnv/10744.333管路直径 d=0.064m流体密度=383.3 kg/m3查得=0.031 取管路长度为 l= 60，取 90 度弯管 3 个=0.75，截止阀 2 个=9.5，文氏管流量计 1 个768. 012dle。则fh =2 ()2elluPdgg=0.646mZ=29.51=28.5m则22f fPuHeZhgg=28.89 m 额定扬程 H=28.89*1.05=30m 额定流量vqQ1. 1= 14.825 m3/h选取泵的型号为 65Y-60B 型号, 二泵
16、一备一用 2. 回流泵（两台，一用一备） 管路直径 d=0.195m 流体流速 u=0.525 m/s流体密度=407.4 kg/m3=0.02去管路长度为 l=70m ，取 90 度弯管 5 个=0.75，截止阀 2 个=9.5，文氏 管流量计1 个。 回流罐距地面高 5m 回流液进口距地面30 米则fh =2 ()2elluPdgg=0.424m取Z=25 m则 H=fhgu gPZ22 =25.4m HHe05.1=26.67m 2 36004d uQ=5.6 m3/h选取泵的型号为 50Y-60B. 3. 釜液泵（两台，一用一备） 釜液出口离地面高度5m釜液罐距地面 2m 管路直径 d=0.064m 流体流速 u=0.415 m/s流体密度=389.9 kg/m3查得=0.032 去管路长度为 l=50 m ，
