填料塔附属设备设计

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1、5优化设计计算5.1数据预处理5.2塔径的计算5.3填料层高度的计算5.4精馏塔塔体年投资折旧费及维修费用5.5冷凝器年运转费用5.6再沸器年运转费用或加热蒸汽费用5.7填料年折旧费用5.8汽液负荷5.9年总费用与回流比的关系图2年总费用与回流比关系图3600004600005600006600000.81.21.622.4R/RminJ系列16填料塔水力学性能校核6.1泛点率校核6.2核算径比>86.3核算喷淋密度[m3/(m.h)]回流液6.4填料塔压降化原下册P151图11-27Ekert泛点和压降通用关联图可查得每米填料层压力降。7附属设备的设计与选型7.1塔顶冷凝器7.

2、1.1初估冷凝器传热面积7.1.1.1冷凝器传热量7-1式中冷凝器传热量，；精馏段汽相流量，；冷凝器中汽相冷凝潜热，；塔顶产品流量，；、回流比和最佳回流比。7.1.1.2冷凝器传热推动力7-2式中冷凝器传热推动力，；冷凝器汽相（第一块塔板汽相）露点温度，；冷凝器中冷却水进口温度，；冷凝器中冷却水最佳出口温度，。若，则冷凝器应装有温度补偿装置或采用浮头式换热器。7.1.1.3初估冷凝器传热面积7-3式中冷凝器传热面积，；冷凝器总传热系数，。取（初估）值代入式7-3得（初估）。根据（初估）从换热器系列型号中选择固定管板式列管换热器，其尺寸为：公称直径公称压力管程数管子根数换热面积管长

3、管子排列方式管子规格7.1.2冷凝器选型7.1.2.1冷凝器传热系数的校核7-4式中、冷凝器管内、外对流给热系数，；、冷凝器管内、外污垢热阻，；冷凝器管壁导热系数，；、冷凝器管内、外径，m；冷凝器管壁平均直径，m；冷凝器管壁厚度，m。冷凝器总传热系数，；。管外为有机物甲醇，管内为未经处理的井水，可查得、；（1）管外的计算对水平管外冷凝的对流给热系数可用下式计算7-5其中式中冷凝液质量流量，；；冷凝液平均分子量；冷凝器管长，m；冷凝器总管数；冷凝液粘度，；（注意：粘度、密度、导热系数的混合规则）冷凝液密度，；冷凝液导热系数，。注意：物性参数、、等应用塔顶蒸汽温度和冷凝器壁温的平均值

4、即膜温计算，故应先初估冷凝器管外侧壁温（接近）。假设冷凝器壁温，可求得，查得此温度下物性参数，并计算得α2。根据牛顿粘性定律7-6式中冷凝器管外壁温度，；冷凝器管外表面积，即冷凝器的换热面积。代入式7-6计算得管外侧壁温，直至的计算值与初估值接近，迭代计算成功。（可以采用Excel软件进行迭代计算）（2）管内的计算当、、时，管内对流给热系数可用下式计算7-7该式适用于低粘度流体（），本次设计对像为甲醇—水溶液，为低粘度流体，故该式可用。当雷诺数小于10000时，应乘以校正因子。式中冷却剂（水）导热系数，；冷凝器管内径，m；即；冷凝器管内流速，m/s；冷凝器管内流体密度，；冷凝器管

5、内流体粘度，；冷凝器管内流体的比热，；注意点：①的单位为；②物性参数、、、等应由平均温度查表或计算，；③流速的计算：管内流体（冷却水）的用量：，；则流速为7-8式中为单程管子数。把以上相关数据代入计算得，及（计算值）7.1.2.2冷凝器传热面积的校核由可求得（计算值），则可由求得实际所需冷凝器传热面积AD（需要）。K（计算）值需大于K（初估）值，即AD（初估）需大于AD（需要），所选择的换热器才能满足要求，其裕度需满足：。（1）如果K（计算）值小于K（初估）值，即AD（初估）小于AD（需要），所选择的换热器不满足要求，应重新选择面积更大的换热器。（2）如果K（计算）值大于K（初估

6、）值，即AD（初估）需大于AD（需要），但裕度太小，也可重新选择选择面积较大的换热器。（3）如果K（计算）值大于K（初估）值，即AD（初估）需大于AD（需要），但裕度太大，比如达到30%以上，则要重新选择换热器，可以选择采用以下方案：①选择管程数较少的换热器，如原来为四管程，重选时可以选择双管程，使总管数不变得情况下单程管子数增大，管内流速u增减小，最终可使K（计算）减小，使AD（需要）增大，裕度减小；②选择其它参数相同但换热管直径较大的换热器，如原来为A型换热管的改为B型换热管的换热器，使管内流速u减小，同样可使裕度减小，原理同①。7.1.2.3冷凝器管程、壳程流动阻力（1）管

7、程阻力损失7-9其中：，式中每程直管压降，；每程局部阻力，；壳程数；每壳程的管程数；冷凝器管内流体密度，；冷凝器管内流体流动摩擦因素。局部阻力系数，含回弯及进出口阻力系数，=3参考化原上册P206：碳钢的粗糙度,（2）壳程阻力损失7-10其中：，式中换热器壳程内径，m；折流板数目；蒸汽冷凝时折流挡板间距只有480、600mm两种类型；冷凝器壳程当量直径，m；冷凝器壳程流速，m/s；；设有折流挡板时，；无折流挡板时，；冷凝器壳程折流挡板间距，m；管子外径，m；管子中心距，m。参考化