化工设计课件 第六章，第七章 热交换器的设计和选型.ppt

第六章 流体输送机械（泵）的选择,一.简介 1. 泵的分类： 往复式（柱塞泵） 正位移 旋转式（齿轮泵） 离心式（离心泵） 动能型 流体动力作用式（酸蛋）,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,二.选择泵的原则,1. 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,2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（温度、压力）,3. 泵的选择方法和步骤：,1）列出基础数据（介质特性、操作条件、安装 位置等）。 2）确定流量和扬程。 3）选择泵型及泵的具体型号。 4）核算泵的性能。 5）确定泵的几何安装高度。 6）确定泵的备用率和台数。 7）填写泵的规格表，作为泵的订货依据和汇总归档资料。,局部阻力的计算：,Pd,Ps,Hst.s,Hs,Hf.s,Hd,Hf.d,Hst.d,Product flow normal m3/h 69.5 Product flow max m3/h 77 Density kg/m3 1219 Viscosity mPa.s 1.07 Temperature 60 Boiling temp.(at atm pressure) 110 Boiling temp.(at suction head Hs) 111 Flash point Crystallisation -5 Contaminated with % Mix with water allowed (for mech. seal) yes,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.C P across disch. Line and valve(s) Ht.d 5 m.L.C P across rotameter in disch. line + 1 m.L.C dynamic losses in disch. Line 6 m.L.C* P across control 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.C P across suction line and valve(s) Hf.s - 0.2 m.L.C* - 8.7 m.L.C.abs 251 m.L.C*,vapour pressure Pvap 16.3 kpa = 1.4 m.L.C.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,四 固体搬运及粉碎设备 1 起重设备 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 2 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、液压升降机 技术指标：起重重量、升起高度、行走速度 3运输设备 移动皮带输送机、斗式输送机、螺旋输送机、 4给料设备 电磁震动给料机、振动料斗,技术指标：料斗尺寸、激振电机型号与功率、激振力 5破碎设备 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kg/h,第七章.热交换器的设计和选型,一. 简介 1. 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,2.类 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,三.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）浮头式 （3）填料函式 （4）U形管式,2.换热器选型应考虑的因素,1）加热或冷却介质物性。 2）工艺所需温差、操作温度、压力。 3）价格。 4）要求达到交换的热负荷量。 （5）对清洗、维修的要求 6）设备结构材料、尺寸和空间的限制。,3.流体流动通道的选择,1）不洁净和易结垢的流体宜走管程。 2）有腐蚀性的流体应走管程。 3）压强高的流体应走管程。 4）饱和蒸汽宜做壳程。 5）被冷却的流体易走壳程。 6）流量小粘度大的流体一般走壳程为宜。,5.加热剂和冷却剂的选用,1）常用的加热剂： 饱和水蒸气 烟道气 2）常用的冷却剂： 水 空气（冷风） 冷冻剂,6.确定设计方案的原则,1）满足工艺和操作要求。 2）保证生产安全。 3）考虑综合利用。 4）满足经济上的要求。,7管壳式换热器设计考虑的因素 （1）满足换热基本要求 （2）终端温差 （3）流速 （4）压降 （5）传热总系数 （6）污垢系数 （7）结构标准,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=10500kg/h X1=28%,t1=30,F2=9500kg/h X2=8% t2,W1=10050kg/h T1=140,T2,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+Cp2.x2=0.08 0.783+4.18 0.92 =3.91kJ/kg. ,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/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=4,4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=58 F2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=0.00744m2 Re=dG/ =0.021 9500 103/(0.00744 0.428 3600)=1.74 104 Pr=Cp. / =3.6 3.91 0.428/2.244=2.68 i=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,流通面积A=BD