年产10万吨丁苯橡胶聚合工段工艺的设计说明

依据反应釜内物料的物理性质,可选择的搅拌桨为:选用圆盘涡轮式桨叶,桨叶层数为三层。由于桨叶直径D与釜径T的比值范围0.33~0.40,取D/T=0.40 则D=3.6×0.40=1.44 m;查得总体流速=12.8m/min。则由公式qd=u(×3.62/4)=130.22m3/min;

假设为湍流操作 取NRe=2×103

查图6-1 排出流量数与搅拌雷诺数的关系 得:Nqd=0.67; 此时的转速:Nqd=qd/ND3;则N=则计算雷诺数为:

T2/4)=12.8×(3.14

qd130.22==65.09r/min=1.08r/s; NqdD30.67?1..443?ND2899?1.08?1.443NRe===2579.89 ;由图6-1所示,可读出Nqd≈0.66;

1?

图6-1 排出流量数与搅拌雷诺数的关系[2]

重新算转速得: N=

qd=1.10 r/s; 3NqdD从而计算雷诺数为:

?ND2NRe==2050.58

?从图6-1读出Nqd≈0.66,与上一个设定的Nqd接近,故搅拌桨叶转速可确定为N=1.10 r/s。

对桨叶直径进行黏度校正,当NRe为2050.58时(>700),CF=1,即桨叶直径不

需校正,仍取D=1.44 m。

6.2.2 搅拌功率P的计算

已知NRe=2050.58>103,,在此区域内为湍流区功率曲线呈一水平直线,此时功率准数NP为常数,所以 P=K1

N3D5

设计桨叶为六叶平直涡轮,(湍流,有挡板)查得:K1=3.82 所以P=3.82×899×(66.07/60)3×1.445=28391.91W=28.39 KW

在一般的情况下,搅拌轴功率为额定功率的80%,所以电动机的额定功率Pn =P/0.8=28.39/0.8=35.49 KW 。

6.2.3 聚合釜传热的计算

A=

Q K??TQ-每釜热量总和(J/s) K-系统传热系数(W/m2.℃)0 T-两侧温差(℃)

111?????K?i?0?

?i-釜内壁传热膜系数

?0-釜外壁传热膜系数

???-釜壁固体导热部分的总热阻(?厚度,?为导热系数) 所选的搅拌桨为圆盘涡轮则: (1)?i的计算

????

Cp=0.246×0.548+0.0946×0.396+0.0006×0.2+0.6172×0.977+0.0387×??ND2??iL??0.09???????0.65?CP???????0.33??b??D????????T???w?0.40.33?2??n?b0.20.995+0.002×0.2

=0.82kal/kg﹒℃=3.42kJ/kg﹒℃ 假设管子外径d0=0.036m,直立管数目nb=420 L=d0 =1pa·s

=17.4W﹒m-1﹒k-1(换热器材质为不锈钢)

?b?w≈1 所以:

i=1585.67 W/m2

0.25℃

(2)氨列管中冷剂对管壁的表面传热系数的计算:

??2gr?3??由0=1.13???L?t????知:

假设直立管外径d=0.036m,长L=3.4m,管数nb=450 壁温tw=-7℃,t液氨=-10℃

?=652kg/m3; 在温度t=[(-7)+(-10)]/2=-8.5℃时冷凝液有关物性(250kpa)为:?=0.246×10-3pa.s;?=0.562W/(m.℃);r=1296.8kJ/kg(汽化潜热)。

假定氨列管内冷凝液膜为层流,则有:

?6522?9.8?1.3?106??0.562?3???0=1.13??3??0.246?10?3.4?3??0.25=347.23W/m2.℃

?0

=347.23 W/m2.℃;则有:

111??????(?可忽略)可得出K?i?0??

K=283.83 W/m2.℃ 第六章 泵的设计

第 7 章 泵的设计

7.1.1 管内流速的计算

以调节剂泵为例

3??0.845g /cm 调节的平均密度:

调节剂的粘度: ??0.82mPa?s

压强: P1=1×105Pa P2=4×105Pa 调节剂流量的流量

qv?/=

qm=24.51kg/h 活化剂的体积流量:

?6324.51=8.06?10m/s

3600?845初选u=0.8m/s 横截面积A?2qQ24.51?m??10.75?10?6m u??u3600?845?0.8

?3?24A4?10.75?10?6由A=D 得:D?=3.70?10m ?4?3.14雷诺数:

3.7?10?3?0.9?845Re???0.82?10?3=3434.52

du?Re在2000~4000的过度区内,管内流型因环境而异,摩擦系数波动。工程上为了安全常做湍流处理

图7-2 终止剂泵的示意图

取d=0.02

3.7?10?3?0.9?845Re??>4000 流体为湍流状态 ?3?0.82?10du?

.

图6-3摩擦系数与雷诺数Re及相对粗糙程度/d的关系

取管壁的绝对粗糙度数=0.047

=0.3㎜,e ??d ?0.015 由Re查图6-3-2[2],取摩擦系

7.1.2 直管阻力和局部阻力的计算

直管阻力的计算:

其中l为管线长,大约为50m;

Lu2hf1????=28.8J/kg

d2局部阻力的计算: 有90°的标注弯头4个:进口突然扩大:

总的阻力:hf=hf1+hf2=28.8+34.61=63.41 J/kg;

=0.75

?=0.16,入管口:?=0.5

7.1.3 理论压头的计算

调节剂剂泵输送调节剂溶液,整个过程对其进行作机械守恒为:

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