?2?0.023?0.650.55?2?10000.80.4?()?3.54?1.05

?60.55550?10 =5198.68 W/㎡?k

由于缝隙泄露一般的实测值约为计算值的80%，因此

?2'?5198.68?80%?4158.94 W/㎡?k

对于国产48m3不锈钢聚合釜而言，其釜壁热阻?故由式（1）知总传热系数为：

k?11??8.13?10?4 W/㎡?k，一般为11230??1?1?2'?????112083.95?14158.94?11230 =652.18 W/㎡?k

ii.求总传热面积A

.8㎏/B,总转化率x=88%，由物料衡算可知：VC的每批投量wB?22319反应时间??6h，高峰时反应速率是平均反应速率的1.5倍，聚合反应热?H??96.3kJ/mol，反应温度T=56.2℃，总传热系数k=652.18 W/㎡?k，冷却水进口温度为5℃，冷却水进口温度差为5℃。氯乙烯的相对分子质量M=62.5g/mol，则平均反应速率为：

wB?x22319.8?103?0.88r???6.98?104mol/h

?M4.5?62.5?46故平均热负荷Q?r?H?6.98?10?96.3?6.72?10kJ/h

???反应放出的热量QR

22319.8?103?0.88?96.3??3.03?107 kJ/h

62.5?令最大热负荷Qmax与平均热负荷Q之比等于热负荷分布指数R?对于本聚合反应R=1.5，

故Qmax?QR?6.72?106?1.5?10.08?106kJ/h?2.8?106W 对数平均温差为：?tm??QmaxQ?,

(T?t1)?(T?t2)(56.2?5)?(56.2?10)??48.66℃

T?t156.2?5lnln56.2?10T?t2又因为Qmax?KA?tm，则总传热面积为：

Qmax2.8?106A???88.23m2

k?tm652.18?48.66word文档 可自由复制编辑

6由于最大水流量qmax?qmcp?t?4.2?(10?5)qm?10.08?10kg/h

5故qm?4.8?10kg/h

对于48m3（?型）不锈钢聚合釜，其夹套传热面积A=69㎡〈88.23㎡，此传热面积不满足要求，故需要增加内冷管。 整理以上计算结果得：

表4.3.2 反应热量表

反应过程

Q入，kJ/釜

4.53×10 5.91×10 1.04×10

3.03×10 3.6×10

77556

Q出，kJ/釜

5.23×10 3.03×10

3.6×10

776

Q1：水、明胶等升温吸收的热量 Q2：单体升温吸收的热量

升温阶段

Q3：设备升温吸收的热量 Q4：加热蒸气带入的热量 QR：反应放出的热量

恒温反应阶段

Q水：冷却水带走的热量

总计

4.4汽提塔热量衡算

料浆从汽提塔上部进入，下部通入蒸汽进行汽提，VCM通过扩散的方式进入蒸汽，并与蒸汽逸出，蒸汽在塔顶冷凝，VCM则进入回收系统。进入汽提塔内的物料初始温度为66℃，汽提塔内压强为0.06mPa，在此压强下水的沸点为86℃，潜热为2293.9kJ/kg，水蒸气的比热容Cp=2.31kJ/(kg·℃)。 进入汽提塔蒸汽的初始温度为142℃，物料的升温以及VC向蒸汽的扩散能由蒸汽的潜热和显热提供，而且单体的扩散能为71kJ/mol,假定在塔内有35%蒸汽冷凝，其余在塔顶冷凝。则物料升温所需热量衡算表如下：

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表4.4 升温所需热量表

物料 名称 水 VC PVC 合计

重量 ㎏/h 38131.6 9.5 21034.6

t初℃

66 66 66

t终℃

80 80 80

△t ℃ 14 14 14

（㎏·℃） CpkJ/

4.2 0.848 1.764

Q kJ/h 1705443.43 89.400 409944.46 2115477.29

助剂所占比例甚微并入水中一起计算 单体的扩散能为：

9.2262.5?10?3?71?10473.9kJ/h

故所需的总热量为：Q总? 2761721.4?10473.9?2772195.3 kJ/h

（142?86）V?0.35V?2293.9?2772195.3 设蒸汽的流量为V，则Q总?2.31?得V=2973.7㎏/h

4.5列管式换热器热量衡算 在0.06MPa下冷凝水蒸气，冷凝量

w1?2973.7?(1?35%)?0.54kg/s,冷凝温度T=86℃，冷凝潜热r?2293.9kJ/kg,用

3600冷水进行冷凝，冷凝水入口温度为20℃，出口温度为28℃. 热负荷：Q?w1r?0.54?2293.9?1238.7kW 水耗量：w2?Q1238.7??37kg/s

CP(t2?t1)4.18?(28?20)(86?20)?(86?28)?61.9℃

86?20ln86?28平均温差：?tm? 对于列管式换热器中总传热系数的K的经验值，当气流体为水，热流体为蒸汽时，K在1420~4250W?m?2??c?1范围内取

Q1238.7?103s????7.1m2

K?tm2800?61.9word文档 可自由复制编辑

K?2800W/(m2??c)，估算传热面积为

从腐蚀性、传热面积和价格三方面考虑后，选用f25?2.5mm无缝钢管，此管的内径

di?0.02m，综合考虑管内Re、管程压降?p及单程管数三方面的因素，取水的流速为

u=1.2m/s，故： 单程管数n??u??w2di??371.2?0.785?0.02?9982?98.4 取n??99根

4s?7.1??0.9m，选定换热器管长l?1.5m， 单程管长l??n??d?99?3.14?0.025则管程数NP?0.9

1.5?0.6，取NP?1,则总管数n?n??99根。

4.6气流干燥塔热量衡算 （1）设计条件

①生产能力：干燥器每小时干燥湿物料20605.4㎏。

?绝干空气②空气状况：进预热器温度t??15C,H??0.0075kg水/kg，离开预热器

?t1?140C，离开干燥器t2?58?C。

③物料状况：物料初湿含量w1?0.2，物料终湿含量w2?0.05，物料进干燥器温度

?1?15℃，物料出干燥器时温度?2?50℃，物料密度?s?1400绝干物料比热kg/m3，Cs?1.764kJ/kg??C,颗粒平均直径d=0.125mm。

（2）设计计算

①水分汽化量W

进、出干燥器的含水量为：

x1?w10.2??0.25㎏/㎏干料

1?w11?0.2w20.05??0.0526㎏/㎏干料

1?w21?0.05x2? 绝干物料的处理量为： Gc=20605.4/3600=5.7kg/s

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则水分汽化量为：W?Gc(x1?x2)?5.7?(0.25?0.0526)?1.13kg/s ②空气用量L

汽化水分耗热Q1?W(???Cpvt2?Cw?1)

?1.13?(2500?1.88?58?4.19?15)?2877.2kw

物料升温耗热Q2?GcCpm2(?2??1)

?其中Cpm2?Cs?Cwx2?1.764?4.19?0.0526?1.98kJ/(kg?C)

因此Q2?5.7?1.98?(50?15)?395kw 废气带走热量Q3?LCpH1(t2?t0)

?式中CpH1?1.01?1.88H1?1.01?1.88?0.0075?1.02kJ/(kg?C)

因此Q3?L?1.02?(58?15)?43.86L 由热量衡算式得Q?Q1?Q2?Q3

即L(I1?I0)?L(160?34)?2877.2?395?43.86L 得L=39.84kg干气/s ③出口气体湿度H2 由物料衡算式L?W得：

H2?H0H2?W1.13?H0??0.0075?0.036kg/kg干气 L39.84④干燥塔直径D

采用等直径干燥塔根据经验取干燥管入口的空气速度u=20m/s，干燥塔直径

D?4LvH?u

vH?(2.83?10?3?4.56?10?3H)(t?273)

?3?3027)3 ?(2.83?10?4.56?10?0.0075)(14?3 ?1.18m/kg word文档 可自由复制编辑