化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件

化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)Ⅲ課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)規(guī)范與考核Ⅳ

課程設(shè)計(jì)總結(jié)與歸檔Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)Ⅲ課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)規(guī)范與考核Ⅳ課Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)參考資料匯總列管換熱器的設(shè)計(jì)板式精餾塔的設(shè)計(jì)填料吸收塔的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參考書(shū)目單設(shè)計(jì)用書(shū)設(shè)計(jì)參考網(wǎng)址設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)參考資料匯總Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)參考資料匯總列管換熱器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)第一節(jié)概述第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)第三節(jié)填料吸收塔的設(shè)計(jì)第四節(jié)列管換熱器的設(shè)計(jì)Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)第一節(jié)概述第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)第三節(jié)填第一節(jié)概述教學(xué)內(nèi)容一、課程設(shè)計(jì)意義與要求二、課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容三、課程設(shè)計(jì)的步驟第一節(jié)概述教學(xué)內(nèi)容一、課程設(shè)計(jì)意義與要求二、課程設(shè)計(jì)的基本工程意識(shí)、工程問(wèn)題解決方法資料查閱、分析工程計(jì)算方法、準(zhǔn)確性文字、圖表表達(dá)獨(dú)立完成一般化工過(guò)程與設(shè)備的設(shè)計(jì)任務(wù)一、課程設(shè)計(jì)意義與要求工程意識(shí)、工程問(wèn)題解決方法資料查閱、分析工程計(jì)算方法、準(zhǔn)確性一、課程設(shè)計(jì)意義與要求查閱資料確定方案選擇流程計(jì)算核算一、課程設(shè)計(jì)意義與要求查閱確定選擇計(jì)算二、課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算帶控制點(diǎn)的工藝流程簡(jiǎn)圖主體設(shè)備工藝條件圖設(shè)計(jì)內(nèi)容二、課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算典型輔封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間）目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表工藝設(shè)計(jì)計(jì)算；輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；設(shè)計(jì)評(píng)述設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖參考資料設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間）目錄設(shè)計(jì)任三、課程設(shè)計(jì)步驟動(dòng)員和布置任務(wù)繪圖和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算閱讀指導(dǎo)書(shū)和查閱資料考核21345三、課程設(shè)計(jì)步驟動(dòng)員和布置任務(wù)繪圖和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算閱讀指第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原則與步驟2理論塔板數(shù)的確定3塔板效率和實(shí)際塔板數(shù)4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5塔高及輔助設(shè)備第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原則與步驟2理論塔板數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)搜集有關(guān)物性數(shù)據(jù)確定精餾操作流程物料衡算確定塔板數(shù)工藝條件計(jì)算（操作壓力、溫度、密度、粘度、表面張力）塔的主要工藝尺寸計(jì)算流體力學(xué)性能校核繪出負(fù)荷性能圖，確定操作彈性選板間距確定塔徑溢流裝置塔板布置（開(kāi)孔率）單板壓降小于設(shè)計(jì)允許值霧沫夾帶小于0.1kg（液）/kg（氣）漏液量（溫度系數(shù)）液泛[清液層高度≤Φ(HT+hw)]板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)步驟框圖否是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)搜集有關(guān)物性數(shù)據(jù)確定精餾操作流程物料衡算確定塔篩板塔化工設(shè)計(jì)計(jì)算（1）塔的有效高度Z

已知：實(shí)際塔板數(shù)NP

；塔板間距HT；

選取塔板間距

HT

：塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系塔體高度：有效高+頂部+底部+

其它

有效塔高：篩板塔化工設(shè)計(jì)計(jì)算選取塔板間距HT：塔板間距和塔徑的經(jīng)

C：氣體負(fù)荷因子，與HT、液體表面張力和兩相接觸狀況有關(guān)。①液泛氣速兩相流動(dòng)參數(shù)FLV：（2）塔徑

確定原則：防止過(guò)量液沫夾帶液泛

步驟：先確定液泛氣速u(mài)f(m/s)；然后選設(shè)計(jì)氣速

u；最后計(jì)算塔徑D。C：氣體負(fù)荷因子，與HT、液體表面張力和兩相接對(duì)于篩板塔(浮閥、泡罩塔)，可查圖，C20=(HT

、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖對(duì)于篩板塔(浮閥、泡罩塔)，可查圖，C20=(HT、FL②選取設(shè)計(jì)氣速

u

選取泛點(diǎn)率：u/

uf

一般液體，0.6~0.8

易起泡液體，0.5~0.6所需氣體流通截面積設(shè)計(jì)氣速

u=泛點(diǎn)率×ufADAd③計(jì)算塔徑

D塔截面積：A=AT-Ad塔徑說(shuō)明：計(jì)算塔徑需圓整，且重新計(jì)算實(shí)際氣速及泛點(diǎn)率。②選取設(shè)計(jì)氣速u(mài)所需氣體流通截面積設(shè)計(jì)氣速u(mài)=泛（3）溢流裝置設(shè)計(jì)①溢流型式的選擇依據(jù)：塔徑、流量；

型式：?jiǎn)瘟餍?、U形流型、雙流型、階梯流型等。②降液管形式和底隙

降液管：弓形、圓形。降液管截面積：由Ad/AT=0.06~0.12確定；底隙

hb

：通常在30~40mm。③溢流堰（出口堰）

作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過(guò)。

型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。（3）溢流裝置設(shè)計(jì)②降液管形式和底隙③溢流堰（出化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件堰長(zhǎng)

lW

：影響液層高度。堰高h(yuǎn)W：直接影響塔板上液層厚度過(guò)小，相際傳質(zhì)面積過(guò)?。?/p>

過(guò)大，塔板阻力大，效率低。常、加壓塔：40~80mm；減壓塔：25mm左右。說(shuō)明：通常應(yīng)使溢流強(qiáng)度VLh/lW

不大于100~130m3/（mh）。或：雙流型:單流型：堰長(zhǎng)lW：影響液層高度。堰高h(yuǎn)W：直接影響塔板上液層厚(4)塔板及其布置

①受液區(qū)和降液區(qū)一般兩區(qū)面積相等。

②入口安定區(qū)和出口安定區(qū)其中，E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取E=1。堰上方液頭高度hOW

：要求：③邊緣區(qū)：bcbdbslWrx(4)塔板及其布置其中，E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取（5）篩孔的尺寸和排列

篩孔：有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。篩板開(kāi)孔率：

單流型弓形降液管塔板：④有效傳質(zhì)區(qū)：

雙流型弓形降液管塔板：bcbdbslWrxd0t（5）篩孔的尺寸和排列單流型弓形降液管塔板：④有效傳質(zhì)區(qū)：篩孔直徑d0:3~8mm(一般)。

12~25mm(大篩孔)

孔中心距t:(2.5~5)d0

取整。開(kāi)孔率φ:

通常為0.08~0.12。板厚：碳鋼（3~4mm）、不銹鋼。

篩孔氣速：篩孔數(shù)：d0t篩孔直徑d0:3~8mm(一般)。篩孔氣速：(6)塔板的校核

對(duì)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。①液沫夾帶量校核單位質(zhì)量（或摩爾）氣體所夾帶的液體質(zhì)量（或摩爾）ev：

kg液體/kg氣體，或kmol液體/kmol氣體單位時(shí)間夾帶到上層塔板的液體質(zhì)量（或摩爾）e：

kg液體/h或kmol液體/h液沫夾帶分率ψ：夾帶的液體流量占橫過(guò)塔板液體流量的分?jǐn)?shù)。故有：

所以(6)塔板的校核①液沫夾帶量校核所以說(shuō)明：超過(guò)允許值，可調(diào)整塔板間距或塔徑。

ev的計(jì)算方法：方法1：利用Fair關(guān)聯(lián)圖求Ψ，進(jìn)而求出ev。方法2：用Hunt經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算ev。式中Hf

為板上泡沫層高度：要求：ev≤0.1kg液體/kg氣體。說(shuō)明：超過(guò)允許值，可調(diào)整塔板間距或塔徑。ev的計(jì)算方法②塔板阻力的計(jì)算和校核

塔板阻力：

塔板阻力hf包括

以下幾部分:

（a）干板阻力h0—?dú)怏w通過(guò)板上孔的阻力（設(shè)無(wú)液體時(shí)）；

（b）液層阻力hl—?dú)怏w通過(guò)液層阻力；（c）克服液體表面張力阻力hσ—孔口處表面張力。清液柱高度表示：（a）干板阻力h0②塔板阻力的計(jì)算和校核塔板阻力hf包括以下幾部分:清d0/δC0塔板孔流系數(shù)C0—孔流系數(shù)d0/δC0塔板孔流系數(shù)C0—孔流系數(shù)（b）液層阻力hl查圖求充氣系數(shù)β（b）液層阻力hl查圖求充氣系數(shù)β說(shuō)明：若塔板阻力過(guò)大，可增加開(kāi)孔率或降低堰高。（c）克服液體表面張力阻力（一般可不計(jì)）

③降液管液泛校核故塔板阻力：降液管中清液柱高度(m)說(shuō)明：若塔板阻力過(guò)大，可增加開(kāi)孔率或降低堰高。（c）克服液（a）液面落差Δ一般較小，可不計(jì)。當(dāng)不可忽略時(shí)，一般要求：Δ<0.5h0（b）液體通過(guò)降液管阻力hd包括底隙阻力hd1和進(jìn)口堰阻力hd2。無(wú)進(jìn)口堰時(shí)：（a）液面落差Δ一般較小，可不計(jì)。當(dāng)不可忽略時(shí)，一般要求泡沫層高度要求：說(shuō)明：若泡沫高度過(guò)大，可減小塔板阻力或增大塔板間距。泡沫層相對(duì)密度：對(duì)不易起泡物系，易起泡物系，④液體在降液管中停留時(shí)間校核目的：避免嚴(yán)重的氣泡夾帶。

停留時(shí)間：要求：說(shuō)明：停留時(shí)間過(guò)小，可增加降液管面積或增大塔板間距。泡沫層高度要求：說(shuō)明：若泡沫高度過(guò)大，可減小塔板阻力或增大（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力h0′（b）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速u(mài)0′

說(shuō)明：如果穩(wěn)定系數(shù)k過(guò)小，可減小開(kāi)孔率或降低堰高。⑤嚴(yán)重漏液校核漏液點(diǎn)氣速u(mài)0′

：發(fā)生嚴(yán)重漏液時(shí)篩孔氣速。穩(wěn)定系數(shù)：要求：（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力h0′（b）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速①過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）

規(guī)定：ev=0.1（kg液體/kg氣體）為限制條件。（6）塔板的負(fù)荷性能圖——確定塔板的操作彈性②液相下限線整理出：規(guī)定：③嚴(yán)重漏液線（氣相下限線）①過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）（6）塔板的負(fù)荷性能圖—代入相關(guān)公式，如hOW、σ、u0’，整理出。④液相上限線⑤降液管液泛線規(guī)定：代入相關(guān)公式，如hOW、σ、u0’，整理出。④液相上限線⑤塔板的操作彈性：·①過(guò)量液沫夾帶線③嚴(yán)重漏液線②液相下限線④液相上限線⑤降液管液泛線VL塔板的負(fù)荷性能圖塔板的操作彈性：·①過(guò)量液沫夾帶線③嚴(yán)重漏液線②液相下限線④第三節(jié)填料吸收塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)⑴在單位時(shí)間所應(yīng)處理的氣體總量⑵氣體組成；⑶被吸收組分的吸收率或排出氣體的濃度；⑷所使用的吸收液；⑸操作溫度和壓力。第三節(jié)填料吸收塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)⑴在單位時(shí)間所應(yīng)處理的氣化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件2設(shè)計(jì)過(guò)程2.1吸收流程的確定2.2填料的選擇2.3基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.4物料衡算2.5填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.6填料層壓降計(jì)算2.7塔內(nèi)輔助裝置的選擇和計(jì)算2設(shè)計(jì)過(guò)程2.1吸收流程的確定2.1吸收流程的確定根據(jù)氣、液兩相流動(dòng)方向的不同，分為逆流操作和并流操作兩類，工業(yè)上常采用逆流操作。一般需對(duì)吸收后的溶液繼以脫吸，使溶劑再生，循環(huán)使用。因此，需一個(gè)完整的吸收-脫吸流程。2.1吸收流程的確定根據(jù)氣、液兩相流動(dòng)方向的不同，2.1吸收流程的確定1-吸收塔；2-富液泵；3-貧液泵；4-解吸塔2.1吸收流程的確定1-吸收塔；2-富液泵；3-貧液泵；42.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)弧鞍形填料矩鞍形填料θ網(wǎng)環(huán)波紋填料結(jié)構(gòu)階梯環(huán)金屬鞍環(huán)長(zhǎng)期的研究，開(kāi)發(fā)出許多性能優(yōu)良的填料，如圖是幾種填料的形狀。2.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)弧鞍形填料矩鞍形填料θ網(wǎng)環(huán)波紋2.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)2.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)按填料結(jié)構(gòu)及其使用方式可以分為散堆填料和規(guī)整填料。按填料結(jié)構(gòu)及其使用方式可以分為散堆填料和規(guī)整填料。填料的性能評(píng)價(jià)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面的潤(rùn)濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開(kāi)敞，則通量越大，壓降亦越低。采用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)九種常用填料的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出如下表所示的結(jié)論。填料的性能評(píng)價(jià)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個(gè)方面：(1)傳質(zhì)效率要高

一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料(2)通量要大在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料(3)填料層的壓降要低(4)填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通常考慮以填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。⑴散裝填料規(guī)格的選擇

工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格的選擇（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇國(guó)內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格。填料規(guī)格的選擇（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇2.3基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)氣相物性數(shù)據(jù)氣液相平衡數(shù)據(jù)2.3基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)

對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純?nèi)軇┑奈镄詳?shù)據(jù)。⑴密度：⑵粘度：⑶表面張力：⑷擴(kuò)散系數(shù)：液相物性數(shù)據(jù)對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)氣相物性數(shù)據(jù)⑴混合氣體的平均摩爾質(zhì)量⑵混合氣體的平均密度：⑶混合氣體的粘度，查手冊(cè)⑷擴(kuò)散系數(shù)氣相物性數(shù)據(jù)⑴混合氣體的平均摩爾質(zhì)量氣液相平衡數(shù)據(jù)⑴亨利系數(shù)⑵相平衡常數(shù)⑶溶解度系數(shù)氣液相平衡數(shù)據(jù)⑴亨利系數(shù)2.4物料衡算物料衡算與吸收操作線方程吸收劑用量對(duì)操作線的影響最小液氣比2.4物料衡算物料衡算與吸收操作線方程2.5填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)算泛點(diǎn)氣速的計(jì)算塔徑的計(jì)算及校核2.5.2.填料層高度的計(jì)算2.1氣相總傳質(zhì)單元高度的計(jì)算2.2氣相總傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算2.5填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)算填料塔的直徑D與操作空塔氣速u(mài)及氣體體積流量Vs之間存在以下關(guān)系：式中：D——塔徑，m;Vs——?dú)怏w體積流量，m3/s;u——操作空塔氣速，m/s2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)算填料塔的直徑D與操作空塔氣速u(mài)（1）散堆填料泛點(diǎn)氣速的計(jì)算常用?？颂兀‥ckert）泛點(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行計(jì)算，該關(guān)聯(lián)圖是以X為橫坐標(biāo)，以Y為縱坐標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的。其中：（2）規(guī)整填料泛點(diǎn)氣速的計(jì)算匡國(guó)柱，史啟才主編.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002.1:263~265對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.5-0.85

對(duì)于規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.6-0.95（1）散堆填料泛點(diǎn)氣速的計(jì)算常用?？颂兀‥ckert）泛點(diǎn)氣Ecket泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖Ecket泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖塔徑的計(jì)算及校核塔徑的計(jì)算：塔徑的圓整：?jiǎn)挝唬簃m塔徑的計(jì)算及校核塔徑的計(jì)算：塔徑的圓整：?jiǎn)挝唬簃m（1）泛點(diǎn)率校核（2）填料規(guī)格校核（1）泛點(diǎn)率校核（2）填料規(guī)格校核（3）液體噴淋密度校核填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為：式中：U——液體噴淋密度，m3/(m2·h);Lh——液體噴淋量，m3/h;D——填料塔直徑，m為使填料能獲得良好的潤(rùn)濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示式中：Umin——最小噴淋密度，m3/(m2·h);(LW)min——最小潤(rùn)濕密度，m3/h;at——填料的總比面積，m2/m3（3）液體噴淋密度校核填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可采用一些經(jīng)驗(yàn)值。對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率(LW)min為0.08m3/(m·h);對(duì)于直徑大于75mm的散裝填料，可取(LW)min為0.12m3/(m·h)。對(duì)于規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從有關(guān)填料手冊(cè)中查得，設(shè)計(jì)中，通常取Umin=0.2。最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體2.5.2.填料層高度的計(jì)算2.1氣相總傳質(zhì)單元高度的計(jì)算2.2氣相總傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算2.5.2.填料層高度的計(jì)算對(duì)于散裝填料，一般推薦的分段高度為：對(duì)于散裝填料，一般推薦的分段高度為：2.6填料層壓降計(jì)算散裝填料的壓降值可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算。先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)值，再根據(jù)操作孔塔氣速u(mài)及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值。通過(guò)作圖得出交點(diǎn)，讀出交點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得到每米填料層壓降值。2.6填料層壓降計(jì)算散裝填料的壓降值可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖2.7塔內(nèi)輔助裝置的選擇和計(jì)算1液體分布器2填料塔附屬高度3填料支承板4填料壓緊裝置5液體進(jìn)、出口管6液體除霧器7筒體和封頭8手孔9法蘭10液體再分布裝置

2.7塔內(nèi)輔助裝置的選擇和計(jì)算1液體分布器6液體除霧器1、換熱器類型的選擇2、流動(dòng)空間的選擇3、流速的確定4、流動(dòng)方式的選擇5、流體出口溫度的確定一、設(shè)計(jì)方案的確定二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)三、列管式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算第三節(jié)列管換熱器設(shè)計(jì)1、換熱器類型的選擇一、設(shè)計(jì)方案的確定二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)固定管板式換熱器固定管板式換熱器管束連接在管板上，管板與殼體焊接。1、換熱器類型的選擇固定管板式換熱器固定管板式換熱器管束連接在管板上，管板與殼體優(yōu)點(diǎn)：

1）傳熱面積比浮頭式換熱器大20%-30%；

2）旁路漏流較水；

3）鍛件使用較少；

4）沒(méi)有內(nèi)漏。缺點(diǎn)：1）不適用于換熱管與殼程圓筒的熱膨脹變形差很大的場(chǎng)合，管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞；（為了減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件．如：設(shè)置膨脹節(jié)．來(lái)吸收熱膨脹差）2）殼程無(wú)法機(jī)械清洗，不適用于殼程結(jié)垢的場(chǎng)合；3）管子腐蝕后造成連同殼體報(bào)廢，殼體部件壽命決定于管子壽命，故設(shè)備壽命相對(duì)較低。適用的場(chǎng)合：1）管殼程金屬溫差不是很大的場(chǎng)合；2）殼程流體清潔，無(wú)需經(jīng)常抽出管束清洗的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：

1）傳熱面積比浮頭式換熱器大20%-30%；

2）旁浮頭式換熱器兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，稱為浮頭。浮頭由浮頭管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)主生熱應(yīng)力。浮頭式換熱器兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自優(yōu)點(diǎn)：

1)管束可以抽出，以方便清洗管程、殼程；

2)殼程壁與管壁不受溫差限制；

3)可在高溫、高壓下工作，一般溫度T≤450℃，P≤6.4MPa;

4)可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合;

5)可用于管程腐蝕場(chǎng)合.缺點(diǎn):1)浮頭端易發(fā)生內(nèi)漏；2)金屬材料耗量大，成本高20%；3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？捎玫膱?chǎng)合：1）管殼程金屬溫差很大場(chǎng)合；2）殼程介質(zhì)易結(jié)垢要求經(jīng)常清洗的場(chǎng)合；優(yōu)點(diǎn)：

1)管束可以抽出，以方便清洗管程、殼程；

2)殼程壁U形管式換熱器U形換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，只有一塊管板，管束由多根U形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。U形管式換熱器U形換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1）管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗；

2）殼體與管壁不受溫差限制；

3）可在高溫、高壓下工作，一般適用于T≤500℃，P≤10MPa;

4）可用于殼程結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合;

5）可用于管程易腐蝕場(chǎng)合.

缺點(diǎn):1)在管子的U型處易沖蝕，應(yīng)控制管內(nèi)流速;2)管程不適用于結(jié)垢較重的場(chǎng)合;可用的場(chǎng)合:1)管程走清潔流體;2)管程壓力特別高;3)管殼程金屬溫差很大,固定管板換熱器連設(shè)置膨脹節(jié)都無(wú)法滿足要求的場(chǎng)合.優(yōu)點(diǎn)：

1）管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗；

2）殼體與管壁不受溫差限2、流動(dòng)空間的選擇2、流動(dòng)空間的選擇3、流速的確定3、流速的確定4、流動(dòng)方式的選擇除逆流和并流之外，在列管式換熱器中冷、熱流體還可以作各種多管程多殼程的復(fù)雜流動(dòng)。當(dāng)流量一定時(shí)，管程或殼程越多，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大，對(duì)傳熱過(guò)程越有利。但是，采用多管程或多殼程必導(dǎo)致流體阻力損失，即輸送流體的動(dòng)力費(fèi)用增加。因此，在決定換熱器的程數(shù)時(shí)，需權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的損失。4、流動(dòng)方式的選擇除逆流和并流之外，在列管式換熱器中冷、熱5、流體出口溫度的確定若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，則不存在確定流體兩端溫度的問(wèn)題。若其中一流體僅已知進(jìn)口溫度，則出口溫度應(yīng)由設(shè)計(jì)者來(lái)確定。例如用冷水冷卻一熱流體，冷水的進(jìn)口溫度可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鉁貤l件作出估計(jì)，而其出口溫度則可根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算來(lái)確定：為了節(jié)省冷水量，可使出口溫度提高一些，但是傳熱面積就需要增加；為了減小傳熱面積，則需要增加冷水量。兩者是相互矛盾的。一般來(lái)說(shuō)，水源豐富的地區(qū)選用較小的溫差，缺水地區(qū)選用較大的溫差。不過(guò)，工業(yè)冷卻用水的出口溫度一般不宜高于45℃，因?yàn)楣I(yè)用水中所含的部分鹽類（如CaCO3、CaSO4、MgCO3和MgSO4等）的溶解度隨溫度升高而減小，如出口溫度過(guò)高，鹽類析出，將形成傳熱性能很差的污垢，而使傳熱過(guò)程惡化。如果是用加熱介質(zhì)加熱冷流體，可按同樣的原則選擇加熱介質(zhì)的出口溫度。5、流體出口溫度的確定若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)1、管程結(jié)構(gòu)①換熱管規(guī)格和排列的選擇換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，對(duì)于潔凈的流體管徑可取小些。但對(duì)于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞。考慮到制造和維修的方便，加熱管的規(guī)格不宜過(guò)多。目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用和兩種規(guī)格。二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)1、管程結(jié)構(gòu)①換熱管規(guī)格和排列的選擇按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子長(zhǎng)度。實(shí)際所取管長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)出廠的鋼管長(zhǎng)度合理截用。我國(guó)生產(chǎn)系列標(biāo)準(zhǔn)中管長(zhǎng)有1.5m，2m，3m，4.5m，6m和9m六種，其中以3m和6m更為普遍。同時(shí)，管子的長(zhǎng)度又應(yīng)與管徑相適應(yīng)，一般管長(zhǎng)與管徑之比，即L/D約為4～6按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種。與正方形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種。與正方形相比，等邊三②管板固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開(kāi)來(lái)。③封頭和管箱封頭用于直徑小的殼體。管箱用于直徑大的殼體，也叫分配室。用以分配液體和起封頭的作用。壓力較低時(shí)可采用平蓋，壓力較高時(shí)則采用凸形蓋，用法蘭與管板連接。檢修時(shí)可拆下管箱對(duì)管子進(jìn)行清洗或更換。②管板固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件2、殼程結(jié)構(gòu)

換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對(duì)浮頭式換熱器而言)管板的直徑。根據(jù)計(jì)算出的實(shí)際管數(shù)、管徑、管中心距及管子的排列方法等，可用作圖法確定殼體的內(nèi)徑。單管程①殼體

（管心距一般是管外徑的1.25倍）2、殼程結(jié)構(gòu)換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對(duì)浮頭式換熱器多管程多管程②折流擋板

安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍動(dòng)程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤(pán)形兩種，前者更為常用。切去的弓形高度約為外殼內(nèi)徑的10～40％，一般取25％，過(guò)高或過(guò)低都不利于傳熱。圓缺形.圓盤(pán)形②折流擋板安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內(nèi)徑D的(0.2～1)倍。板間距過(guò)小，不便于制造和檢修，阻力也較大。板間距過(guò)大，流體就難于垂直地流過(guò)管束，使對(duì)流傳熱系數(shù)下降。我國(guó)系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的擋板間距為：固定管板式有100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，700mm七種浮頭式有100mm，150mm，200mm，250mm，300mm，350mm，450mm（或480mm），600mm八種。兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內(nèi)徑D的(0.2～③接管尺寸

換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算Vs--流體的體積流量，m3/s；

u--接管中流體的流速，m/s。流速u(mài)的經(jīng)驗(yàn)值為:對(duì)液體：u=1.5～2m/s；對(duì)蒸汽：u=20～50m/s；對(duì)氣體：u=(15～20)p/ρ；式中p為壓強(qiáng)，單位為atm；ρ為氣體密度，單位為kg/m3③接管尺寸換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算Vs--化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件ⅰ傳熱計(jì)算給定的條件

(1)熱流體的入口溫度T1、出口溫度T2；

(2)冷流體的入口溫度t1、出口溫度t2；

熱平衡方程式是反映換熱器內(nèi)冷流體的吸熱量與熱流體的放熱量之間的關(guān)系式。由于換熱器的熱散失系數(shù)通常接近1，計(jì)算時(shí)不計(jì)算散熱損失，則冷流體吸收熱量與熱流體放出熱量相等。三、列管式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算ⅰ傳熱計(jì)算給定的條件

(1)熱流體的入口溫度T1、出口溫度1、傳熱系數(shù)K傳熱系數(shù)K是表示換熱設(shè)備性能的極為重要的參數(shù)，是進(jìn)行傳熱計(jì)算的依據(jù)。K的大小取決于流體的物性、傳熱過(guò)程的操作條件及換熱器的類型等，K值通常可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，或取生產(chǎn)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)分析計(jì)算求得。1、傳熱系數(shù)K傳熱系數(shù)K是表示換熱設(shè)備性能的極為重要的參數(shù)列管式換熱器中K值大致范圍列管式換熱器中K值大致范圍2、平均溫度差

逆流：

并流：2、平均溫度差

逆流：并流：3、對(duì)流傳熱系數(shù)（無(wú)相變）

3、對(duì)流傳熱系數(shù)（無(wú)相變）

對(duì)流傳熱系數(shù)（相變）對(duì)流傳熱系數(shù)（相變）4、污垢熱阻換熱器的傳熱表面在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，壁面往往積一層污垢，對(duì)傳熱形成附加的熱阻，稱為污垢熱阻，這層污垢熱阻在計(jì)算傳熱系數(shù)K時(shí)一般不容忽視。由于污垢層的厚度及其熱導(dǎo)率不易估計(jì)，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定污垢熱阻。若管壁內(nèi)、外側(cè)表面上的污垢熱阻分別用Rdi和Rd0表示，根據(jù)串聯(lián)熱阻疊加原則4、污垢熱阻換熱器的傳熱表面在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，壁面往污垢熱阻Rd的大致范圍污垢熱阻Rd的大致范圍污垢熱阻Rd污垢熱阻Rdii流體流動(dòng)阻力(壓強(qiáng)降)的計(jì)算換熱器管程及殼程的流動(dòng)阻力，常常控制在一定允許范圍內(nèi)。若計(jì)算結(jié)果超過(guò)允許值時(shí)，則應(yīng)修改設(shè)計(jì)參數(shù)或重新選擇其他規(guī)格大換熱器。按一般經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于液體常控制在104～105Pa范圍內(nèi)，對(duì)于氣體則以103～104Pa為宜。此外，也可依據(jù)操作壓力不同而有所差別，參考下表ii流體流動(dòng)阻力(壓強(qiáng)降)的計(jì)算換熱器管程及(1)管程流體阻力管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。對(duì)于多程換熱器，其總阻力Δpt等于各程直管阻力、回彎阻力及進(jìn)、出口阻力之和。一般進(jìn)、出口阻力可忽略不計(jì)，故管程總阻力的計(jì)算式為每程直管阻力；

每程回彎阻力式中ΔPi、ΔPr------分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，N/m2Ft-----結(jié)垢校正因數(shù)，無(wú)因次，對(duì)于φ25×2.5mm的管子，取為1.4，對(duì)于φ19×2mm的管子，取為1.5；Np-----管程數(shù)；

Ns-----串聯(lián)的殼程數(shù)。

(1)管程流體阻力管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。(2)殼程流體阻力現(xiàn)已提出的殼程流體阻力的計(jì)算公式雖然較多，但是由于流體的流動(dòng)狀況比較復(fù)雜，使所得的結(jié)果相差很多。下面介紹埃索法計(jì)算殼程壓強(qiáng)的公式——?dú)こ炭傋枇p失，

——流過(guò)管束的阻力損失，

——流過(guò)折流板缺口的阻力損失，

Fs-殼程阻力結(jié)垢校正系數(shù)，對(duì)液體可取Fs=1.15，對(duì)氣體或可凝蒸汽取Fs=1.0；Ns-殼程數(shù)；(2)殼程流體阻力現(xiàn)已提出的殼程流體阻力的計(jì)算公式管束阻力損失折流板缺口阻力損失NB——折流板數(shù)目；

NTc——橫過(guò)管束中心的管子數(shù)對(duì)于三角形排列的管束，對(duì)于正方形排列的管束，為每一殼程的管子總數(shù)；

B-折流板間距，m；D-殼程直徑，m；U0-按殼程流通截面積或按其截面積計(jì)算所得的殼程流速，m/s；F-管子排列形式對(duì)壓降的校正系數(shù)，對(duì)三角形排列F=0.5，對(duì)正方形排列F=0.3，對(duì)正方形斜轉(zhuǎn)45°，F(xiàn)=0.4；f0-殼程流體摩擦系數(shù)管束阻力損失折流板缺口阻力損失NB——折流板數(shù)目；iii列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用的計(jì)算步驟總結(jié)設(shè)有流量為mh的熱流體，需從溫度T1冷卻至T2，可用的冷卻介質(zhì)入口溫度t1，出口溫度選定為t2。由此已知條件可算出換熱器的熱流量Q和逆流操作的平均推動(dòng)力。根據(jù)傳熱速率基本方程當(dāng)Q和△tm已知時(shí)，要求取傳熱面積A必須知K，則是由傳熱面積A的大小和換熱器結(jié)構(gòu)決定的?？梢?jiàn)，在冷、熱流體的流量及進(jìn)、出口溫度皆已知的條件下，選用或設(shè)計(jì)換熱器必須通過(guò)試差計(jì)算，按以下步驟進(jìn)行。

iii列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用的計(jì)算步驟總結(jié)設(shè)有流量為1、初選換熱器的規(guī)格尺寸◆初步選定換熱器的流動(dòng)方式，保證溫差修正系數(shù)大于0.8，否則應(yīng)改變流動(dòng)方式，重新計(jì)算。◆計(jì)算熱流量Q及平均傳熱溫差△tm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)總傳熱系數(shù)K估，初估傳熱面積A估?！暨x取管程適宜流速，估算管程數(shù)，并根據(jù)A估的數(shù)值，確定換熱管直徑、長(zhǎng)度及排列1、初選換熱器的規(guī)格尺寸◆初步選定換熱器的流動(dòng)方式，保證2、核算總傳熱系數(shù)分別計(jì)算管、殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，確定污垢熱阻，求出總傳系數(shù)K計(jì)，并與估算時(shí)所取用的傳熱系數(shù)K估進(jìn)行比較。如果相差較多，應(yīng)重新估算2、核算總傳熱系數(shù)分別計(jì)算管、殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，確定污垢熱3、計(jì)算傳熱面積并求裕度

根據(jù)計(jì)算的K計(jì)值、熱流量Q及平均溫度差△tm，由總傳熱速率方程計(jì)算傳熱面積A0，一般應(yīng)使所選用或設(shè)計(jì)的實(shí)際傳熱面積AP大于A0。裕度的計(jì)算式為：3、計(jì)算傳熱面積并求裕度根據(jù)計(jì)算的K計(jì)值、熱流量Q及平均溫4、計(jì)算管、殼程阻力

在選擇管程流體與殼程流體以及初步確定了換熱器主要尺寸的基礎(chǔ)上，就可以計(jì)算管、殼程流速和阻力，看是否合理?；蛘呦冗x定流速以確定管程數(shù)NP和折流板間距B再計(jì)算壓力降是否合理。這時(shí)NP與B是可以調(diào)整的參數(shù)，如仍不能滿足要求，可另選殼徑再進(jìn)行計(jì)算，直到合理為止。4、計(jì)算管、殼程阻力在選擇管程流體與殼程流體以及初步確定了Ⅲ課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)規(guī)范與考核設(shè)計(jì)書(shū)格式繪圖規(guī)范考核方式考核內(nèi)容為設(shè)計(jì)方案、計(jì)算過(guò)程、相關(guān)圖紙、說(shuō)明書(shū)等；成績(jī)構(gòu)成為：設(shè)計(jì)態(tài)度及出勤率（10分）、設(shè)計(jì)質(zhì)量（40分）、說(shuō)明書(shū)質(zhì)量（20分）、答辯情況（30分），最終成績(jī)分為優(yōu)、良、中、及格、不及格。Ⅲ課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)規(guī)范與考核設(shè)計(jì)書(shū)格式繪圖規(guī)范考核方式考核內(nèi)容課程設(shè)計(jì)總結(jié)Ⅳ課程設(shè)計(jì)總結(jié)與歸檔資料歸檔對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)生情況、設(shè)計(jì)情況、存在問(wèn)題進(jìn)行全面總結(jié)。附課程設(shè)計(jì)成績(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)總結(jié)Ⅳ課程設(shè)計(jì)總結(jié)與歸檔資料歸檔對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)謝謝大家！謝謝大家！化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)Ⅲ課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)規(guī)范與考核Ⅳ

課程設(shè)計(jì)總結(jié)與歸檔Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)Ⅲ課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)規(guī)范與考核Ⅳ課Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)參考資料匯總列管換熱器的設(shè)計(jì)板式精餾塔的設(shè)計(jì)填料吸收塔的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參考書(shū)目單設(shè)計(jì)用書(shū)設(shè)計(jì)參考網(wǎng)址設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)參考資料匯總Ⅰ課程開(kāi)設(shè)準(zhǔn)備設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)參考資料匯總列管換熱器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)第一節(jié)概述第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)第三節(jié)填料吸收塔的設(shè)計(jì)第四節(jié)列管換熱器的設(shè)計(jì)Ⅱ課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)第一節(jié)概述第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)第三節(jié)填第一節(jié)概述教學(xué)內(nèi)容一、課程設(shè)計(jì)意義與要求二、課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容三、課程設(shè)計(jì)的步驟第一節(jié)概述教學(xué)內(nèi)容一、課程設(shè)計(jì)意義與要求二、課程設(shè)計(jì)的基本工程意識(shí)、工程問(wèn)題解決方法資料查閱、分析工程計(jì)算方法、準(zhǔn)確性文字、圖表表達(dá)獨(dú)立完成一般化工過(guò)程與設(shè)備的設(shè)計(jì)任務(wù)一、課程設(shè)計(jì)意義與要求工程意識(shí)、工程問(wèn)題解決方法資料查閱、分析工程計(jì)算方法、準(zhǔn)確性一、課程設(shè)計(jì)意義與要求查閱資料確定方案選擇流程計(jì)算核算一、課程設(shè)計(jì)意義與要求查閱確定選擇計(jì)算二、課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算帶控制點(diǎn)的工藝流程簡(jiǎn)圖主體設(shè)備工藝條件圖設(shè)計(jì)內(nèi)容二、課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算典型輔封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間）目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表工藝設(shè)計(jì)計(jì)算；輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；設(shè)計(jì)評(píng)述設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖參考資料設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間）目錄設(shè)計(jì)任三、課程設(shè)計(jì)步驟動(dòng)員和布置任務(wù)繪圖和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算閱讀指導(dǎo)書(shū)和查閱資料考核21345三、課程設(shè)計(jì)步驟動(dòng)員和布置任務(wù)繪圖和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算閱讀指第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原則與步驟2理論塔板數(shù)的確定3塔板效率和實(shí)際塔板數(shù)4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5塔高及輔助設(shè)備第二節(jié)板式精餾塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原則與步驟2理論塔板數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)搜集有關(guān)物性數(shù)據(jù)確定精餾操作流程物料衡算確定塔板數(shù)工藝條件計(jì)算（操作壓力、溫度、密度、粘度、表面張力）塔的主要工藝尺寸計(jì)算流體力學(xué)性能校核繪出負(fù)荷性能圖，確定操作彈性選板間距確定塔徑溢流裝置塔板布置（開(kāi)孔率）單板壓降小于設(shè)計(jì)允許值霧沫夾帶小于0.1kg（液）/kg（氣）漏液量（溫度系數(shù)）液泛[清液層高度≤Φ(HT+hw)]板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)步驟框圖否是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)搜集有關(guān)物性數(shù)據(jù)確定精餾操作流程物料衡算確定塔篩板塔化工設(shè)計(jì)計(jì)算（1）塔的有效高度Z

已知：實(shí)際塔板數(shù)NP

；塔板間距HT；

選取塔板間距

HT

：塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系塔體高度：有效高+頂部+底部+

其它

有效塔高：篩板塔化工設(shè)計(jì)計(jì)算選取塔板間距HT：塔板間距和塔徑的經(jīng)

C：氣體負(fù)荷因子，與HT、液體表面張力和兩相接觸狀況有關(guān)。①液泛氣速兩相流動(dòng)參數(shù)FLV：（2）塔徑

確定原則：防止過(guò)量液沫夾帶液泛

步驟：先確定液泛氣速u(mài)f(m/s)；然后選設(shè)計(jì)氣速

u；最后計(jì)算塔徑D。C：氣體負(fù)荷因子，與HT、液體表面張力和兩相接對(duì)于篩板塔(浮閥、泡罩塔)，可查圖，C20=(HT

、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖對(duì)于篩板塔(浮閥、泡罩塔)，可查圖，C20=(HT、FL②選取設(shè)計(jì)氣速

u

選取泛點(diǎn)率：u/

uf

一般液體，0.6~0.8

易起泡液體，0.5~0.6所需氣體流通截面積設(shè)計(jì)氣速

u=泛點(diǎn)率×ufADAd③計(jì)算塔徑

D塔截面積：A=AT-Ad塔徑說(shuō)明：計(jì)算塔徑需圓整，且重新計(jì)算實(shí)際氣速及泛點(diǎn)率。②選取設(shè)計(jì)氣速u(mài)所需氣體流通截面積設(shè)計(jì)氣速u(mài)=泛（3）溢流裝置設(shè)計(jì)①溢流型式的選擇依據(jù)：塔徑、流量；

型式：?jiǎn)瘟餍?、U形流型、雙流型、階梯流型等。②降液管形式和底隙

降液管：弓形、圓形。降液管截面積：由Ad/AT=0.06~0.12確定；底隙

hb

：通常在30~40mm。③溢流堰（出口堰）

作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過(guò)。

型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。（3）溢流裝置設(shè)計(jì)②降液管形式和底隙③溢流堰（出化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件堰長(zhǎng)

lW

：影響液層高度。堰高h(yuǎn)W：直接影響塔板上液層厚度過(guò)小，相際傳質(zhì)面積過(guò)?。?/p>

過(guò)大，塔板阻力大，效率低。常、加壓塔：40~80mm；減壓塔：25mm左右。說(shuō)明：通常應(yīng)使溢流強(qiáng)度VLh/lW

不大于100~130m3/（mh）?；颍弘p流型:單流型：堰長(zhǎng)lW：影響液層高度。堰高h(yuǎn)W：直接影響塔板上液層厚(4)塔板及其布置

①受液區(qū)和降液區(qū)一般兩區(qū)面積相等。

②入口安定區(qū)和出口安定區(qū)其中，E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取E=1。堰上方液頭高度hOW

：要求：③邊緣區(qū)：bcbdbslWrx(4)塔板及其布置其中，E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取（5）篩孔的尺寸和排列

篩孔：有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。篩板開(kāi)孔率：

單流型弓形降液管塔板：④有效傳質(zhì)區(qū)：

雙流型弓形降液管塔板：bcbdbslWrxd0t（5）篩孔的尺寸和排列單流型弓形降液管塔板：④有效傳質(zhì)區(qū)：篩孔直徑d0:3~8mm(一般)。

12~25mm(大篩孔)

孔中心距t:(2.5~5)d0

取整。開(kāi)孔率φ:

通常為0.08~0.12。板厚：碳鋼（3~4mm）、不銹鋼。

篩孔氣速：篩孔數(shù)：d0t篩孔直徑d0:3~8mm(一般)。篩孔氣速：(6)塔板的校核

對(duì)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。①液沫夾帶量校核單位質(zhì)量（或摩爾）氣體所夾帶的液體質(zhì)量（或摩爾）ev：

kg液體/kg氣體，或kmol液體/kmol氣體單位時(shí)間夾帶到上層塔板的液體質(zhì)量（或摩爾）e：

kg液體/h或kmol液體/h液沫夾帶分率ψ：夾帶的液體流量占橫過(guò)塔板液體流量的分?jǐn)?shù)。故有：

所以(6)塔板的校核①液沫夾帶量校核所以說(shuō)明：超過(guò)允許值，可調(diào)整塔板間距或塔徑。

ev的計(jì)算方法：方法1：利用Fair關(guān)聯(lián)圖求Ψ，進(jìn)而求出ev。方法2：用Hunt經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算ev。式中Hf

為板上泡沫層高度：要求：ev≤0.1kg液體/kg氣體。說(shuō)明：超過(guò)允許值，可調(diào)整塔板間距或塔徑。ev的計(jì)算方法②塔板阻力的計(jì)算和校核

塔板阻力：

塔板阻力hf包括

以下幾部分:

（a）干板阻力h0—?dú)怏w通過(guò)板上孔的阻力（設(shè)無(wú)液體時(shí)）；

（b）液層阻力hl—?dú)怏w通過(guò)液層阻力；（c）克服液體表面張力阻力hσ—孔口處表面張力。清液柱高度表示：（a）干板阻力h0②塔板阻力的計(jì)算和校核塔板阻力hf包括以下幾部分:清d0/δC0塔板孔流系數(shù)C0—孔流系數(shù)d0/δC0塔板孔流系數(shù)C0—孔流系數(shù)（b）液層阻力hl查圖求充氣系數(shù)β（b）液層阻力hl查圖求充氣系數(shù)β說(shuō)明：若塔板阻力過(guò)大，可增加開(kāi)孔率或降低堰高。（c）克服液體表面張力阻力（一般可不計(jì)）

③降液管液泛校核故塔板阻力：降液管中清液柱高度(m)說(shuō)明：若塔板阻力過(guò)大，可增加開(kāi)孔率或降低堰高。（c）克服液（a）液面落差Δ一般較小，可不計(jì)。當(dāng)不可忽略時(shí)，一般要求：Δ<0.5h0（b）液體通過(guò)降液管阻力hd包括底隙阻力hd1和進(jìn)口堰阻力hd2。無(wú)進(jìn)口堰時(shí)：（a）液面落差Δ一般較小，可不計(jì)。當(dāng)不可忽略時(shí)，一般要求泡沫層高度要求：說(shuō)明：若泡沫高度過(guò)大，可減小塔板阻力或增大塔板間距。泡沫層相對(duì)密度：對(duì)不易起泡物系，易起泡物系，④液體在降液管中停留時(shí)間校核目的：避免嚴(yán)重的氣泡夾帶。

停留時(shí)間：要求：說(shuō)明：停留時(shí)間過(guò)小，可增加降液管面積或增大塔板間距。泡沫層高度要求：說(shuō)明：若泡沫高度過(guò)大，可減小塔板阻力或增大（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力h0′（b）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速u(mài)0′

說(shuō)明：如果穩(wěn)定系數(shù)k過(guò)小，可減小開(kāi)孔率或降低堰高。⑤嚴(yán)重漏液校核漏液點(diǎn)氣速u(mài)0′

：發(fā)生嚴(yán)重漏液時(shí)篩孔氣速。穩(wěn)定系數(shù)：要求：（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力h0′（b）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速①過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）

規(guī)定：ev=0.1（kg液體/kg氣體）為限制條件。（6）塔板的負(fù)荷性能圖——確定塔板的操作彈性②液相下限線整理出：規(guī)定：③嚴(yán)重漏液線（氣相下限線）①過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）（6）塔板的負(fù)荷性能圖—代入相關(guān)公式，如hOW、σ、u0’，整理出。④液相上限線⑤降液管液泛線規(guī)定：代入相關(guān)公式，如hOW、σ、u0’，整理出。④液相上限線⑤塔板的操作彈性：·①過(guò)量液沫夾帶線③嚴(yán)重漏液線②液相下限線④液相上限線⑤降液管液泛線VL塔板的負(fù)荷性能圖塔板的操作彈性：·①過(guò)量液沫夾帶線③嚴(yán)重漏液線②液相下限線④第三節(jié)填料吸收塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)⑴在單位時(shí)間所應(yīng)處理的氣體總量⑵氣體組成；⑶被吸收組分的吸收率或排出氣體的濃度；⑷所使用的吸收液；⑸操作溫度和壓力。第三節(jié)填料吸收塔設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)⑴在單位時(shí)間所應(yīng)處理的氣化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件2設(shè)計(jì)過(guò)程2.1吸收流程的確定2.2填料的選擇2.3基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.4物料衡算2.5填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.6填料層壓降計(jì)算2.7塔內(nèi)輔助裝置的選擇和計(jì)算2設(shè)計(jì)過(guò)程2.1吸收流程的確定2.1吸收流程的確定根據(jù)氣、液兩相流動(dòng)方向的不同，分為逆流操作和并流操作兩類，工業(yè)上常采用逆流操作。一般需對(duì)吸收后的溶液繼以脫吸，使溶劑再生，循環(huán)使用。因此，需一個(gè)完整的吸收-脫吸流程。2.1吸收流程的確定根據(jù)氣、液兩相流動(dòng)方向的不同，2.1吸收流程的確定1-吸收塔；2-富液泵；3-貧液泵；4-解吸塔2.1吸收流程的確定1-吸收塔；2-富液泵；3-貧液泵；42.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)弧鞍形填料矩鞍形填料θ網(wǎng)環(huán)波紋填料結(jié)構(gòu)階梯環(huán)金屬鞍環(huán)長(zhǎng)期的研究，開(kāi)發(fā)出許多性能優(yōu)良的填料，如圖是幾種填料的形狀。2.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)弧鞍形填料矩鞍形填料θ網(wǎng)環(huán)波紋2.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)2.2填料的選擇拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)按填料結(jié)構(gòu)及其使用方式可以分為散堆填料和規(guī)整填料。按填料結(jié)構(gòu)及其使用方式可以分為散堆填料和規(guī)整填料。填料的性能評(píng)價(jià)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面的潤(rùn)濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開(kāi)敞，則通量越大，壓降亦越低。采用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)九種常用填料的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出如下表所示的結(jié)論。填料的性能評(píng)價(jià)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個(gè)方面：(1)傳質(zhì)效率要高

一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料(2)通量要大在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料(3)填料層的壓降要低(4)填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。⑴散裝填料規(guī)格的選擇

工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格的選擇（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇國(guó)內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格。填料規(guī)格的選擇（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇2.3基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)氣相物性數(shù)據(jù)氣液相平衡數(shù)據(jù)2.3基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)

對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純?nèi)軇┑奈镄詳?shù)據(jù)。⑴密度：⑵粘度：⑶表面張力：⑷擴(kuò)散系數(shù)：液相物性數(shù)據(jù)對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)氣相物性數(shù)據(jù)⑴混合氣體的平均摩爾質(zhì)量⑵混合氣體的平均密度：⑶混合氣體的粘度，查手冊(cè)⑷擴(kuò)散系數(shù)氣相物性數(shù)據(jù)⑴混合氣體的平均摩爾質(zhì)量氣液相平衡數(shù)據(jù)⑴亨利系數(shù)⑵相平衡常數(shù)⑶溶解度系數(shù)氣液相平衡數(shù)據(jù)⑴亨利系數(shù)2.4物料衡算物料衡算與吸收操作線方程吸收劑用量對(duì)操作線的影響最小液氣比2.4物料衡算物料衡算與吸收操作線方程2.5填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)算泛點(diǎn)氣速的計(jì)算塔徑的計(jì)算及校核2.5.2.填料層高度的計(jì)算2.1氣相總傳質(zhì)單元高度的計(jì)算2.2氣相總傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算2.5填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)算填料塔的直徑D與操作空塔氣速u(mài)及氣體體積流量Vs之間存在以下關(guān)系：式中：D——塔徑，m;Vs——?dú)怏w體積流量，m3/s;u——操作空塔氣速，m/s2.5.1.填料塔塔徑的計(jì)算填料塔的直徑D與操作空塔氣速u(mài)（1）散堆填料泛點(diǎn)氣速的計(jì)算常用?？颂兀‥ckert）泛點(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行計(jì)算，該關(guān)聯(lián)圖是以X為橫坐標(biāo)，以Y為縱坐標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的。其中：（2）規(guī)整填料泛點(diǎn)氣速的計(jì)算匡國(guó)柱，史啟才主編.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002.1:263~265對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.5-0.85

對(duì)于規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.6-0.95（1）散堆填料泛點(diǎn)氣速的計(jì)算常用?？颂兀‥ckert）泛點(diǎn)氣Ecket泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖Ecket泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖塔徑的計(jì)算及校核塔徑的計(jì)算：塔徑的圓整：?jiǎn)挝唬簃m塔徑的計(jì)算及校核塔徑的計(jì)算：塔徑的圓整：?jiǎn)挝唬簃m（1）泛點(diǎn)率校核（2）填料規(guī)格校核（1）泛點(diǎn)率校核（2）填料規(guī)格校核（3）液體噴淋密度校核填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為：式中：U——液體噴淋密度，m3/(m2·h);Lh——液體噴淋量，m3/h;D——填料塔直徑，m為使填料能獲得良好的潤(rùn)濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示式中：Umin——最小噴淋密度，m3/(m2·h);(LW)min——最小潤(rùn)濕密度，m3/h;at——填料的總比面積，m2/m3（3）液體噴淋密度校核填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可采用一些經(jīng)驗(yàn)值。對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率(LW)min為0.08m3/(m·h);對(duì)于直徑大于75mm的散裝填料，可取(LW)min為0.12m3/(m·h)。對(duì)于規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從有關(guān)填料手冊(cè)中查得，設(shè)計(jì)中，通常取Umin=0.2。最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體2.5.2.填料層高度的計(jì)算2.1氣相總傳質(zhì)單元高度的計(jì)算2.2氣相總傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算2.5.2.填料層高度的計(jì)算對(duì)于散裝填料，一般推薦的分段高度為：對(duì)于散裝填料，一般推薦的分段高度為：2.6填料層壓降計(jì)算散裝填料的壓降值可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算。先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)值，再根據(jù)操作孔塔氣速u(mài)及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值。通過(guò)作圖得出交點(diǎn)，讀出交點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得到每米填料層壓降值。2.6填料層壓降計(jì)算散裝填料的壓降值可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖2.7塔內(nèi)輔助裝置的選擇和計(jì)算1液體分布器2填料塔附屬高度3填料支承板4填料壓緊裝置5液體進(jìn)、出口管6液體除霧器7筒體和封頭8手孔9法蘭10液體再分布裝置

2.7塔內(nèi)輔助裝置的選擇和計(jì)算1液體分布器6液體除霧器1、換熱器類型的選擇2、流動(dòng)空間的選擇3、流速的確定4、流動(dòng)方式的選擇5、流體出口溫度的確定一、設(shè)計(jì)方案的確定二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)三、列管式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算第三節(jié)列管換熱器設(shè)計(jì)1、換熱器類型的選擇一、設(shè)計(jì)方案的確定二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)固定管板式換熱器固定管板式換熱器管束連接在管板上，管板與殼體焊接。1、換熱器類型的選擇固定管板式換熱器固定管板式換熱器管束連接在管板上，管板與殼體優(yōu)點(diǎn)：

1）傳熱面積比浮頭式換熱器大20%-30%；

2）旁路漏流較水；

3）鍛件使用較少；

4）沒(méi)有內(nèi)漏。缺點(diǎn)：1）不適用于換熱管與殼程圓筒的熱膨脹變形差很大的場(chǎng)合，管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞；（為了減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件．如：設(shè)置膨脹節(jié)．來(lái)吸收熱膨脹差）2）殼程無(wú)法機(jī)械清洗，不適用于殼程結(jié)垢的場(chǎng)合；3）管子腐蝕后造成連同殼體報(bào)廢，殼體部件壽命決定于管子壽命，故設(shè)備壽命相對(duì)較低。適用的場(chǎng)合：1）管殼程金屬溫差不是很大的場(chǎng)合；2）殼程流體清潔，無(wú)需經(jīng)常抽出管束清洗的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：

1）傳熱面積比浮頭式換熱器大20%-30%；

2）旁浮頭式換熱器兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，稱為浮頭。浮頭由浮頭管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)主生熱應(yīng)力。浮頭式換熱器兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自優(yōu)點(diǎn)：

1)管束可以抽出，以方便清洗管程、殼程；

2)殼程壁與管壁不受溫差限制；

3)可在高溫、高壓下工作，一般溫度T≤450℃，P≤6.4MPa;

4)可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合;

5)可用于管程腐蝕場(chǎng)合.缺點(diǎn):1)浮頭端易發(fā)生內(nèi)漏；2)金屬材料耗量大，成本高20%；3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？捎玫膱?chǎng)合：1）管殼程金屬溫差很大場(chǎng)合；2）殼程介質(zhì)易結(jié)垢要求經(jīng)常清洗的場(chǎng)合；優(yōu)點(diǎn)：

1)管束可以抽出，以方便清洗管程、殼程；

2)殼程壁U形管式換熱器U形換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，只有一塊管板，管束由多根U形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。U形管式換熱器U形換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1）管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗；

2）殼體與管壁不受溫差限制；

3）可在高溫、高壓下工作，一般適用于T≤500℃，P≤10MPa;

4）可用于殼程結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合;

5）可用于管程易腐蝕場(chǎng)合.

缺點(diǎn):1)在管子的U型處易沖蝕，應(yīng)控制管內(nèi)流速;2)管程不適用于結(jié)垢較重的場(chǎng)合;可用的場(chǎng)合:1)管程走清潔流體;2)管程壓力特別高;3)管殼程金屬溫差很大,固定管板換熱器連設(shè)置膨脹節(jié)都無(wú)法滿足要求的場(chǎng)合.優(yōu)點(diǎn)：

1）管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗；

2）殼體與管壁不受溫差限2、流動(dòng)空間的選擇2、流動(dòng)空間的選擇3、流速的確定3、流速的確定4、流動(dòng)方式的選擇除逆流和并流之外，在列管式換熱器中冷、熱流體還可以作各種多管程多殼程的復(fù)雜流動(dòng)。當(dāng)流量一定時(shí)，管程或殼程越多，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大，對(duì)傳熱過(guò)程越有利。但是，采用多管程或多殼程必導(dǎo)致流體阻力損失，即輸送流體的動(dòng)力費(fèi)用增加。因此，在決定換熱器的程數(shù)時(shí)，需權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的損失。4、流動(dòng)方式的選擇除逆流和并流之外，在列管式換熱器中冷、熱5、流體出口溫度的確定若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，則不存在確定流體兩端溫度的問(wèn)題。若其中一流體僅已知進(jìn)口溫度，則出口溫度應(yīng)由設(shè)計(jì)者來(lái)確定。例如用冷水冷卻一熱流體，冷水的進(jìn)口溫度可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鉁貤l件作出估計(jì)，而其出口溫度則可根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算來(lái)確定：為了節(jié)省冷水量，可使出口溫度提高一些，但是傳熱面積就需要增加；為了減小傳熱面積，則需要增加冷水量。兩者是相互矛盾的。一般來(lái)說(shuō)，水源豐富的地區(qū)選用較小的溫差，缺水地區(qū)選用較大的溫差。不過(guò)，工業(yè)冷卻用水的出口溫度一般不宜高于45℃，因?yàn)楣I(yè)用水中所含的部分鹽類（如CaCO3、CaSO4、MgCO3和MgSO4等）的溶解度隨溫度升高而減小，如出口溫度過(guò)高，鹽類析出，將形成傳熱性能很差的污垢，而使傳熱過(guò)程惡化。如果是用加熱介質(zhì)加熱冷流體，可按同樣的原則選擇加熱介質(zhì)的出口溫度。5、流體出口溫度的確定若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)1、管程結(jié)構(gòu)①換熱管規(guī)格和排列的選擇換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，對(duì)于潔凈的流體管徑可取小些。但對(duì)于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞?？紤]到制造和維修的方便，加熱管的規(guī)格不宜過(guò)多。目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用和兩種規(guī)格。二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)1、管程結(jié)構(gòu)①換熱管規(guī)格和排列的選擇按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子長(zhǎng)度。實(shí)際所取管長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)出廠的鋼管長(zhǎng)度合理截用。我國(guó)生產(chǎn)系列標(biāo)準(zhǔn)中管長(zhǎng)有1.5m，2m，3m，4.5m，6m和9m六種，其中以3m和6m更為普遍。同時(shí)，管子的長(zhǎng)度又應(yīng)與管徑相適應(yīng)，一般管長(zhǎng)與管徑之比，即L/D約為4～6按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種。與正方形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種。與正方形相比，等邊三②管板固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開(kāi)來(lái)。③封頭和管箱封頭用于直徑小的殼體。管箱用于直徑大的殼體，也叫分配室。用以分配液體和起封頭的作用。壓力較低時(shí)可采用平蓋，壓力較高時(shí)則采用凸形蓋，用法蘭與管板連接。檢修時(shí)可拆下管箱對(duì)管子進(jìn)行清洗或更換。②管板固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件2、殼程結(jié)構(gòu)

換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對(duì)浮頭式換熱器而言)管板的直徑。根據(jù)計(jì)算出的實(shí)際管數(shù)、管徑、管中心距及管子的排列方法等，可用作圖法確定殼體的內(nèi)徑。單管程①殼體

（管心距一般是管外徑的1.25倍）2、殼程結(jié)構(gòu)換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對(duì)浮頭式換熱器多管程多管程②折流擋板

安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍動(dòng)程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤(pán)形兩種，前者更為常用。切去的弓形高度約為外殼內(nèi)徑的10～40％，一般取25％，過(guò)高或過(guò)低都不利于傳熱。圓缺形.圓盤(pán)形②折流擋板安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內(nèi)徑D的(0.2～1)倍。板間距過(guò)小，不便于制造和檢修，阻力也較大。板間距過(guò)大，流體就難于垂直地流過(guò)管束，使對(duì)流傳熱系數(shù)下降。我國(guó)系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的擋板間距為：固定管板式有100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，700mm七種浮頭式有100mm，150mm，200mm，250mm，300mm，350mm，450mm（或480mm），600mm八種。兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內(nèi)徑D的(0.2～③接管尺寸

換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算Vs--流體的體積流量，m3/s；

u--接管中流體的流速，m/s。流速u(mài)的經(jīng)驗(yàn)值為:對(duì)液體：u=1.5～2m/s；對(duì)蒸汽：u=20～50m/s；對(duì)氣體：u=(15～20)p/ρ；式中p為壓強(qiáng)，單位為atm；ρ為氣體密度，單位為kg/m3③接管尺寸換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算Vs--化工原理課程設(shè)計(jì)-2課件化工原