石油化工設計手冊·第三卷：化工單元過程（上 修訂版）

第1章流體輸送機械
1．1泵1
1．1．1概述1
1．1．1．1泵的主要參數(shù)1
1．1．1．2泵的分類及特點1
1．1．1．3石油化工用泵的選用1
1．1．1．4泵軸的密封 9
1．1．1．5泵用聯(lián)軸器及選用9
1．1．2離心泵10
1．1．2．1離心泵的有關(guān)參數(shù)10
1．1．2．2泵的性能曲線11
1．1．2．3管路系統(tǒng)的運行11
1．1．2．4泵的氣蝕參數(shù)14
1．1．2．5泵的功率和效率16
1．1．2．6泵的比轉(zhuǎn)速17
1．1．2．7離心泵的性能換算18
1．1．2．8離心泵的型號與結(jié)構(gòu)形式24
1．1．2．9離心泵選型的一般順序126
1．1．2．10離心泵數(shù)據(jù)表127
1．1．2．11離心泵選擇實例134
1．1．3旋渦泵136
1．1．3．1旋渦泵的工作136
1．1．3．2旋渦泵結(jié)構(gòu)型式137
1．1．3．3旋渦泵參數(shù)選擇137
1．1．3．4旋渦泵結(jié)構(gòu)選擇138
1．1．4混流泵140
1．1．4．1混流泵原理140
1．1．4．2PP系列化工混流泵140
1．1．5軸流泵143
1．1．5．1軸流泵的特點及主要結(jié)構(gòu)143
1．1．5．2軸流泵主要參數(shù)的確定143
1．1．5．3軸流泵的特性曲線和調(diào)節(jié)方法144
1．1．5．4化工軸流泵的結(jié)構(gòu)選擇145
1．1．6部分流泵147
1．1．6．1部分流泵的基本原理和特點147
1．1．6．2部分流泵的選擇計算147
1．1．7螺旋離心泵149
1．1．7．1螺旋離心泵結(jié)構(gòu)149
1．1．7．2螺旋離心泵特點150
1．1．7．3螺旋離心泵性能參數(shù)150
1．1．8齒輪泵154
1．1．8．1齒輪泵的特點154
1．1．8．2齒輪泵主要性能參數(shù)確定155
1．1．8．3齒輪泵的選擇156
1．1．8．4齒輪泵選型157
1．1．9轉(zhuǎn)子泵162
1．1．9．1WZB型外環(huán)流轉(zhuǎn)子式稠油泵162
1．1．9．2HLB型滑片式動力往復泵164
1．1．9．3HGBW型、HGB型滑片式管道泵168
1．1．9．4NYP系列內(nèi)環(huán)式轉(zhuǎn)子泵169
1．1．9．5WH型旋轉(zhuǎn)(外環(huán)流)活塞泵171
1．1．10往復泵171
1．1．10．1往復泵的分類與結(jié)構(gòu)171
1．1．10．2往復泵的工作173
1．1．10．3空氣室的類型175
1．1．10．4往復泵類型選擇176
1．1．11螺桿泵185
1．1．11．1螺桿泵的工作原理和特點185
1．1．11．2螺桿泵的參數(shù)185
1．1．11．3三螺桿泵的主要性能參數(shù)確定186
1．1．11．4螺桿泵的類型選擇187
1．1．12射流泵198
1．1．12．1射流泵的組成與分類198
1．1．12．2射流泵的特點198
1．1．12．3射流泵的參數(shù)確定198
1．1．12．4射流泵的選擇200
1．2風機201
1．2．1概述201
1．2．1．1風機分類及應用201
1．2．1．2風機主要性能參數(shù)202
1．2．1．3風機選擇203
1．2．2離心式風機203
1．2．2．1離心式風機主要性能參數(shù)及性能曲線203
1．2．2．2離心式風機無量綱性能曲線及選擇曲線204
1．2．2．3離心式風機構(gòu)造與系列207
1．2．2．4離心式風機類型選擇208
1．2．3羅茨式風機219
1．2．3．1羅茨式風機應用范圍及特點219
1．2．3．2羅茨式風機工作原理和結(jié)構(gòu)220
1．2．3．3羅茨式風機熱力計算221
1．2．3．4羅茨式風機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選取222
1．2．3．5羅茨式風機類型選擇223
1．2．4軸流式風機223
1．2．4．1軸流式風機原理及性能特點223
1．2．4．2軸流式風機結(jié)構(gòu)231
1．2．4．3軸流式風機類型選擇232
1．2．5混流式風機與斜流式風機235
1．2．5．1混流式風機結(jié)構(gòu)與原理235
1．2．5．2斜流式風機結(jié)構(gòu)與應用235
1．2．5．3GXF(SJG)系列斜流式風機236
1．2．6噴射式風機239
1．3壓縮機240
1．3．1概述240
1．3．1．1壓縮機的類型及應用240
1．3．1．2各類壓縮機的特點及比較240
1．3．2活塞式壓縮機241
1．3．2．1分類241
1．3．2．2活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)、參數(shù)及方案選擇241
1．3．2．3熱力計算243
1．3．2．4基礎確定條件及其數(shù)據(jù)估算250
1．3．2．5氣體管路與管道振動252
1．3．2．6冷卻系統(tǒng)及冷卻水量254
1．3．2．7氣量調(diào)節(jié)、安全運轉(zhuǎn)自控255
1．3．2．8活塞式壓縮機噪聲255
1．3．2．9潤滑及無油潤滑壓縮機256
1．3．2．10常用活塞式壓縮機型號編制和選擇257
1．3．2．11常用氣體壓縮性系數(shù)圖（圖1-86～圖1-95）269
1．3．3離心式壓縮機272
1．3．3．1概述及主要結(jié)構(gòu)272
1．3．3．2熱力方案確定273
1．3．3．3操作性能275
1．3．3．4調(diào)節(jié)及防喘振控制276
1．3．3．5油路及密封系統(tǒng)277
1．3．3．6常用離心式壓縮機技術(shù)參數(shù)279
1．3．4軸流式壓縮機282
1．3．4．1軸流式壓縮機原理及主要結(jié)構(gòu)282
1．3．4．2軸流式壓縮機選定283
1．3．4．3軸流式壓縮機特性及調(diào)節(jié)284
1．3．5螺桿式壓縮機286
1．3．5．1螺桿式壓縮機的特點及結(jié)構(gòu)286
1．3．5．2螺桿式壓縮機主要參數(shù)選擇287
1．3．5．3容積流量及內(nèi)壓力比的確定288
1．3．5．4螺桿式壓縮機氣量調(diào)節(jié)290
1．3．5．5螺桿式壓縮機型號選擇291
1．3．5．6螺桿式壓縮機數(shù)據(jù)291
1．3．6壓縮機噪聲控制298
1．3．6．1壓縮機噪聲298
1．3．6．2噪聲允許標準和控制措施298
參考文獻301第2章非均相分離2．1概述302
2．1．1液固分離過程302
2．1．2氣固分離過程303
2．2懸浮液性質(zhì)及預處理技術(shù)304
2．2．1懸浮液性質(zhì)304
2．2．1．1固體顆粒性質(zhì)304
2．2．1．2液相基本性質(zhì)306
2．2．1．3固液兩相體系的基本性質(zhì)306
2．2．2預處理技術(shù)307
2．2．2．1凝聚與絮凝307
2．2．2．2調(diào)節(jié)黏度310
2．2．2．3調(diào)節(jié)表面張力310
2．2．2．4超聲波處理310
2．2．2．5冷凍和解凍310
2．2．3懸浮液增濃310
2．2．3．1重力沉降310
2．2．3．2旋液分離器314
2．3離心機316
2．3．1離心分離原理及分類316
2．3．1．1離心力場中離心分離過程的基本特性316
2．3．1．2離心分離過程分類及原理316
2．3．2離心機生產(chǎn)能力計算318
2．3．2．1離心沉降理論318
2．3．2．2過濾離心機生產(chǎn)能力計算320
2．3．2．3沉降離心機的生產(chǎn)能力計算321
2．3．2．4沉降離心機、分離機生產(chǎn)能力的模擬放大324
2．3．3離心機類型及適用范圍325
2．3．3．1過濾離心機325
2．3．3．2沉降離心機333
2．3．3．3離心分離機335
2．3．4離心機功率計算及有關(guān)工藝參數(shù)的選定337
2．3．4．1啟動轉(zhuǎn)鼓件所需功率337
2．3．4．2轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料達到工作轉(zhuǎn)速所消耗的功率337
2．3．4．3軸承摩擦消耗的功率338
2．3．4．4轉(zhuǎn)鼓及物料表面與空氣摩擦消耗的功率338
2．3．4．5卸出濾餅消耗的功率338
2．3．4．6機械密封摩擦消耗的功率340
2．3．4．7向心泵排液所消耗的功率340
2．3．4．8離心機、分離機的功率340
2．4過濾機341
2．4．1過濾分離原理341
2．4．1．1概述341
2．4．1．2不可壓縮濾餅和可壓縮濾餅341
2．4．2過濾基本方程及過濾機生產(chǎn)能力計算342
2．4．2．1過濾基本方程342
2．4．2．2不可壓縮性濾餅的過濾343
2．4．2．3可壓縮濾餅的過濾347
2．4．2．4過濾機生產(chǎn)能力計算348
2．4．2．5濾餅洗滌349
2．4．3過濾機類型和適用范圍350
2．4．3．1重力過濾設備350
2．4．3．2加壓過濾機351
2．4．3．3真空過濾機360
2．4．3．4壓榨過濾機373
2．4．4過濾介質(zhì)376
2．4．4．1過濾介質(zhì)的分類376
2．4．4．2過濾介質(zhì)的性能376
2．4．4．3常用織造濾布的主要性能和使用場合378
2．4．4．4金屬過濾介質(zhì)382
2．4．4．5過濾介質(zhì)的選用384
2．4．5助濾劑384
2．4．5．1助濾劑的性能384
2．4．5．2助濾劑的選用385
2．5固液分離設備的選型386
2．5．1選型的依據(jù)387
2．5．1．1物料特性387
2．5．1．2分離任務與要求387
2．5．1．3各種類型分離機械的適應范圍388
2．5．2初步選型390
2．5．2．1表格法選型390
2．5．2．2圖表法選型390
2．5．3采用不同分離設備的互相匹配391
2．5．4選型試驗392
2．5．4．1沉降試驗393
2．5．4．2過濾試驗393
2．5．4．3實驗中取樣品應注意的問題396
2．5．5小型試驗機試驗396
2．6氣固過濾器396
2．6．1袋式過濾器的分類和性能397
2．6．1．1袋式過濾器分類397
2．6．1．2袋式過濾器的性能397
2．6．2袋式過濾器的濾料399
2．6．2．1濾料的特性指標399
2．6．2．2濾料的結(jié)構(gòu)類型及特點400
2．6．2．3濾料的種類401
2．6．3袋式過濾器的清灰方式405
2．6．3．1機械振打清灰405
2．6．3．2反吹風清灰407
2．6．3．3脈沖噴吹清灰409
2．6．4袋式過濾器的結(jié)構(gòu)型式411
2．6．4．1脈沖噴吹袋式過濾器411
2．6．4．2反吹風清灰袋式過濾器421
2．6．4．3扁袋過濾器422
2．6．4．4氣環(huán)反吹袋式過濾器424
2．6．5袋式過濾器的選擇設計426
2．6．5．1袋式過濾器選擇設計步驟426
2．6．5．2袋式過濾系統(tǒng)設計中的幾個問題428
2．6．6顆粒層過濾器429
2．6．6．1顆粒層過濾器的分類及特點429
2．6．6．2顆粒層過濾器的性能和主要影響因素429
2．6．6．3顆粒層過濾器的結(jié)構(gòu)型式430
2．7旋風分離器433
2．7．1旋風分離器工作原理433
2．7．1．1旋風分離器內(nèi)氣體流動特點433
2．7．1．2旋風分離器內(nèi)顆粒的運動與分離機理435
2．7．1．3影響旋風分離器性能的因素436
2．7．2石油化工常用旋風分離器設計438
2．7．2．1常用旋風分離器類型438
2．7．2．2PV型旋風分離器的優(yōu)化設計方法440
2．7．2．3E-Ⅱ型旋風分離器的設計方法441
2．7．3多管式旋風分離器442
2．8洗滌分離過程444
2．8．1洗滌分離過程的基本原理與分類444
2．8．2文氏管洗滌器446
2．8．2．1文氏管洗滌器的類型446
2．8．2．2文氏管洗滌器的捕集效率447
2．8．2．3文氏管洗滌器的壓降448
2．8．2．4文氏管洗滌器的設計448
2．8．3噴淋接觸型洗滌器449
2．8．3．1噴淋塔449
2．8．3．2離心噴淋洗滌器450
2．8．3．3噴射洗滌器451
2．8．4其他型式洗滌器452
2．8．4．1動力波洗滌452
2．8．4．2沖擊式洗滌器453
2．8．4．3湍球塔454
2．8．4．4強化型洗滌器455
2．8．5液沫分離器456
2．8．5．1慣性捕沫器456
2．8．5．2復擋除沫器457
2．8．5．3旋流板除沫器457
2．8．5．4纖維除霧器458
2．9靜電除塵器458
2．9．1靜電除塵器基本原理458
2．9．1．1氣體的電離459
2．9．1．2氣體導電過程459
2．9．1．3收塵空間塵粒的荷電460
2．9．1．4荷電塵粒的遷移和捕集460
2．9．1．5被捕集粉塵的清除462
2．9．2靜電除塵器的工藝設計與主要參數(shù)的確定462
2．9．2．1粉塵特性的影響462
2．9．2．2煙氣性質(zhì)的影響465
2．9．2．3工藝系統(tǒng)設計467
2．9．2．4原始參數(shù)467
2．9．2．5主要參數(shù)的確定468
2．9．3靜電除塵器類型及適用范圍472
2．9．3．1靜電除塵器類型472
2．9．3．2靜電除塵器的適用范圍473
2．9．3．3在石油化工生產(chǎn)中的應用474
參考文獻477第3章攪拌與混合
3．1概論479
3．1．1攪拌釜的結(jié)構(gòu)479
3．1．1．1釜體479
3．1．1．2攪拌器480
3．1．2攪拌釜的流場特性481
3．1．2．1流型481
3．1．2．2速度分布482
3．1．2．3湍流特性482
3．1．3攪拌效果的量度及其影響因素483
3．1．4攪拌與混合常用無量綱數(shù)群及其意義484
3．2攪拌槳的類型及其特性486
3．2．1中低黏度流體攪拌槳486
3．2．1．1徑流型攪拌槳486
3．2．1．2軸流型攪拌槳488
3．2．2高黏度流體攪拌槳492
3．2．2．1錨式及框式槳492
3．2．2．2螺帶式及螺桿式493
3．3低黏度互溶液體的混合496
3．3．1過程的特征及其基本原理496
3．3．2槳型的選擇496
3．3．3設計計算497
3．3．4多層槳499
3．4高黏度液體的混合499
3．4．1高黏度液體的混合機理499
3．4．2高黏度攪拌槳的混合性能499
3．4．2．1混合性能指標499
3．4．2．2各種攪拌槳的混合性能500
3．4．3非牛頓流體的混合501
3．4．3．1非牛頓流體的分類501
3．4．3．2非牛頓流體性質(zhì)對混合的影響503
3．4．4攪拌槳型式的選擇503
3．4．5牛頓流體的攪拌功率503
3．4．5．1錨式攪拌槳的攪拌功率503
3．4．5．2螺帶式攪拌槳的攪拌功率504
3．4．5．3多種型式高黏度攪拌槳的KP值504
3．4．6非牛頓流體的攪拌功率504
3．4．6．1賓漢塑性流體的攪拌功率510
3．4．6．2觸變性流體的攪拌功率510
3．4．6．3黏彈性流體的混合及功率511
3．5固-液懸浮512
3．5．1過程特征及其基本原理512
3．5．1．1固體顆粒懸浮狀態(tài)512
3．5．1．2固體顆粒的沉降速度513
3．5．1．3固-液懸浮機理514
3．5．2攪拌設備選擇514
3．5．2．1攪拌器的型式514
3．5．2．2槳葉參數(shù)的確定515
3．5．2．3攪拌釜的結(jié)構(gòu)515
3．5．3攪拌器的工藝設計515
3．5．3．1懸浮臨界轉(zhuǎn)速515
3．5．3．2工藝設計517
3．5．3．3固-液懸浮攪拌器設計實例518
3．5．4帶導流筒的攪拌釜519
3．5．4．1流動特性519
3．5．4．2攪拌槳型式520
3．5．4．3導流筒直徑與釜直徑之比520
3．5．5固-液傳質(zhì)520
3．6氣液分散521
3．6．1過程特征521
3．6．1．1通氣式氣液攪拌器及其釜體結(jié)構(gòu)521
3．6．1．2自吸式氣液攪拌器及釜體結(jié)構(gòu)522
3．6．2氣液攪拌釜的分散特性523
3．6．2．1攪拌釜內(nèi)的氣液流動狀態(tài)523
3．6．2．2最大通氣速度524
3．6．2．3氣泡直徑、氣含率和比表面積524
3．6．3氣液攪拌釜的傳質(zhì)特性526
3．6．4攪拌器型式的選擇527
3．6．5通氣時的功率計算527
3．6．5．1通氣功率527
3．6．5．2不通氣時的功率確定528
3．7液液分散531
3．7．1過程特征531
3．7．2液-液攪拌釜的分散特性533
3．7．3槳型選擇與釜體結(jié)構(gòu)534
3．7．4達到要求的分散程度所需的攪拌功率534
3．8氣液固三相混合537
3．8．1過程特征537
3．8．2氣液固三相攪拌釜的混合特性537
3．8．2．1功率特性537
3．8．2．2臨界懸浮特性538
3．8．2．3氣含率特性539
3．8．3氣液固三相攪拌釜的傳質(zhì)特性539
3．8．3．1影響傳質(zhì)的因素539
3．8．3．2固相對傳質(zhì)的影響及機理540
3．8．4攪拌槳的選型541
3．9攪拌釜的傳熱541
3．9．1攪拌釜內(nèi)壁傳熱膜系數(shù)h的計算542
3．9．1．1渦輪類攪拌槳、帶擋板釜542
3．9．1．2渦輪類攪拌槳、無擋板釜542
3．9．1．3三葉推進式攪拌槳542
3．9．1．4六葉后彎式攪拌槳542
3．9．1．5MIG攪拌槳543
3．9．1．6螺帶式攪拌槳543
3．9．1．7用單位質(zhì)量功耗關(guān)聯(lián)的湍流攪拌傳熱關(guān)聯(lián)式544
3．9．2攪拌釜內(nèi)盤管外側(cè)傳熱膜系數(shù)hc的計算544
3．9．2．1渦輪攪拌槳，無擋板釜544
3．9．2．2渦輪攪拌槳，有擋板釜545
3．9．2．3三葉推進式攪拌槳545
3．9．2．4六葉后彎式攪拌槳盤管壁的傳熱膜系數(shù)h0c545
3．9．2．5雙層盤管的傳熱545
3．9．3攪拌釜內(nèi)垂直管外壁傳熱膜系數(shù)hc的計算545
3．9．4攪拌釜內(nèi)垂直板式蛇管的傳熱膜系數(shù)hc的計算545
3．9．5計算實例545
3．10攪拌釜的CFD模擬546
3．10．1攪拌釜的CFD方法546
3．10．1．1控制方程的離散546
3．10．1．2旋轉(zhuǎn)槳葉的處理547
3．10．2動量傳遞特性的CFD模擬547
3．10．2．1單相流場547
3．10．2．2多相流場550
3．10．3熱量傳遞特性的CFD模擬552
3．10．4質(zhì)量傳遞特性的CFD模擬552
3．10．4．1相內(nèi)質(zhì)量傳遞553
3．10．4．2相際質(zhì)量傳遞553
3．10．5化學反應的CFD模擬554
3．11攪拌釜的放大555
3．11．1引言555
3．11．2幾何相似放大時攪拌性能參數(shù)的變化關(guān)系555
3．11．3互溶液體混合過程的放大556
3．11．3．1幾何相似放大556
3．11．3．2非幾何相似放大557
3．11．4氣液分散、液液分散過程的放大558
3．11．5固液懸浮過程的放大559
3．11．6攪拌釜放大的系統(tǒng)優(yōu)化設計新方法560
3．11．7攪拌釜設計工藝數(shù)據(jù)表561
主要符號說明562
參考文獻564
第4章制冷與深度冷凍
4．1蒸氣壓縮制冷570
4．1．1單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)570
4．1．1．1單級壓縮制冷機的組成和工作原理570
4．1．1．2溫熵圖和壓焓圖571
4．1．1．3理想制冷循環(huán)的熱力計算572
4．1．1．4實際制冷循環(huán)573
4．1．1．5單級蒸氣壓縮制冷機的性能與工況577
4．1．2分級壓縮制冷循環(huán)579
4．1．2．1一級節(jié)流、中間冷卻的兩級壓縮循環(huán)579
4．1．2．2兩級節(jié)流、中間冷卻的兩級壓縮循環(huán)581
4．1．2．3兩級壓縮制冷循環(huán)的中間壓力583
4．1．3復疊式制冷循環(huán)583
4．1．4混合制冷劑單級制冷循環(huán)585
4．1．5制冷壓縮機的型式及其性能圖表585
4．1．5．1活塞式制冷壓縮機585
4．1．5．2螺桿式制冷壓縮機594
4．1．5．3離心式制冷壓縮機600
4．2吸收制冷603
4．2．1吸收制冷基本原理603
4．2．2氨水吸收式制冷機604
4．2．2．1氨水溶液的性質(zhì)604
4．2．2．2單級氨水吸收式制冷機的基本工作循環(huán)過程及在ｈ-ξ圖上的表示605
4．2．2．3單級氨水吸收式制冷機的熱力計算610
4．2．2．4兩級氨水吸收式制冷機610
4．2．3溴化鋰吸收式制冷機611
4．2．3．1溴化鋰水溶液的性質(zhì)611
4．2．3．2單效溴化鋰吸收式制冷機的基本工作循環(huán)過程與ｈ-ξ圖615
4．2．3．3單效溴化鋰吸收式制冷機的熱力計算617
4．2．3．4雙效溴化鋰吸收式制冷機618
4．2．3．5溴化鋰吸收式制冷機組的型式與選型619
4．2．3．6溴化鋰吸收式制冷機的設計計算621
4．3深冷與氣體液化625
4．3．1深冷的制冷原理626
4．3．1．1節(jié)流膨脹626
4．3．1．2作外功的等熵膨脹627
4．3．2氣體液化的林德循環(huán)627
4．3．2．1一次節(jié)流的簡單林德循環(huán)627
4．3．2．2具有氨預冷的林德循環(huán)629
4．3．2．3二次節(jié)流膨脹的林德循環(huán)630
4．3．3具有膨脹機的氣體液化循環(huán)630
4．3．3．1克勞德循環(huán)630
4．3．3．2海蘭德循環(huán)632
4．3．3．3卡皮查循環(huán)632
4．3．4氣體液化和分離方法632
4．3．4．1空氣深冷分離632
4．3．4．2天然氣的液化與乙烯深冷分離634
4．4制冷劑637
4．4．1制冷劑的選用原則和種類637
4．4．1．1制冷劑的選用原則637
4．4．1．2制冷劑的種類和命名638
4．4．1．3關(guān)于CFC（CFCs）問題簡述639
4．4．2制冷劑的熱力學性質(zhì)和熱物理性質(zhì)639
4．4．2．1制冷劑的熱力學性質(zhì)639
4．4．2．2制冷劑的熱物理性質(zhì)639
4．4．3常用制冷劑682
4．4．3．1氟利昂682
4．4．3．2碳氫化合物682
4．4．3．3無機化合物682
4．4．3．4混合制冷劑682
4．4．4制冷劑與制冷機操作和運行有關(guān)的特性683
4．4．4．1制冷劑的溶水性683
4．4．4．2制冷劑的溶油性683
4．4．4．3制冷劑的檢漏683
4．4．5載冷劑684
參考文獻689
第5章?lián)Q熱器
5．1換熱器設計基礎690
5．1．1換熱器的應用與分類690
5．1．1．1換熱器的作用690
5．1．1．2熱源和冷源690
5．1．1．3換熱器的分類690
5．1．1．4換熱器的性能和選型695
5．1．1．5換熱器的材料696
5．1．2換熱器的基本計算公式697
5．1．2．1焓衡算與?衡算697
5．1．2．2傳熱速率方程700
5．1．2．3總傳熱系數(shù)701
5．1．2．4單相流體的對流給熱系數(shù)與流動摩擦因子701
5．1．2．5平均溫度差711
5．1．2．6換熱器的熱分析721
5．1．3換熱器工藝設計要點725
5．1．3．1工藝設計任務和設計條件725
5．1．3．2換熱器工藝設計的內(nèi)容和手段725
5．1．3．3換熱器的設計變量與設計因素727
5．1．4結(jié)垢與污垢熱阻728
5．1．4．1概述728
5．1．4．2冷卻用水的污垢熱阻及其控制729
5．1．4．3其他流體污垢熱阻的參考值731
5．1．4．4防治和控制污垢的設計措施733
5．1．5換熱器總傳熱系數(shù)經(jīng)驗值734
5．1．6傳熱過程的增強措施738
5．1．6．1強化傳熱的目標738
5．1．6．2強化傳熱的原則739
5．1．6．3強化傳熱的簡化評價指標739
5．1．6．4管內(nèi)傳熱強化的常用技術(shù)740
5．2管殼式換熱器的設計與選型745
5．2．1概述745
5．2．1．1管殼式換熱器的分類746
5．2．1．2部件結(jié)構(gòu)752
5．2．1．3管殼式換熱器標準系列及型號763
5．2．2管殼式換熱器計算步驟770
5．2．2．1設計型計算770
5．2．2．2操作型計算771
5．2．3無相變管殼式換熱器的設計771
5．2．3．1管殼式換熱器有關(guān)設計因素的選擇771
5．2．3．2管程給熱系數(shù)與壓降777
5．2．3．3殼程給熱系數(shù)和壓降779
5．2．3．4管殼式換熱器平均溫度差的計算794
5．2．4計算示例804
5．2．5折流桿換熱器812
5．2．5．1折流桿換熱器的基本元件812
5．2．5．2折流桿換熱器設計估算812
5．2．5．3核算公式817
5．3再沸器821
5．3．1概述821
5．3．1．1再沸器的用途與分類821
5．3．1．2沸騰傳熱的基本關(guān)系式823
5．3．1．3再沸器型式的選用828
5．3．1．4再沸器的設計829
5．3．1．5熱虹吸式再沸器的操作穩(wěn)定性830
5．3．2釜式再沸器的計算831
5．3．2．1基本關(guān)系式831
5．3．2．2設計步驟833
5．3．2．3計算示例835
5．3．3立式熱虹吸再沸器837
5．3．3．1概述837
5．3．3．2設計步驟及方法838
5．3．3．3計算示例842
5．3．4臥式熱虹吸再沸器856
5．3．4．1對流沸騰給熱系數(shù)αco857
5．3．4．2管束間兩相流壓降Δptp與空隙率計算857
5．3．4．3錯流時的臨界熱流密度858
5．4冷凝器858
5．4．1概述858
5．4．1．1蒸氣的冷凝過程859
5．4．1．2冷凝器的結(jié)構(gòu)特征與選型861
5．4．1．3冷凝傳熱基本關(guān)系式864
5．4．2單組分飽和蒸氣冷凝器的計算871
5．4．3過熱蒸氣冷凝及冷凝冷卻器874
5．4．4多組分蒸氣冷凝878
5．4．4．1概述878
5．4．4．2多組分冷凝的計算內(nèi)容（組分間互溶）879
5．4．4．3多組分冷凝計算示例883
5．4．4．4凝液分層時的冷凝給熱系數(shù)892
5．4．5含不凝性氣的冷凝892
5．4．5．1概述892
5．4．5．2幾種計算方法893
5．4．5．3計算示例895
5．5空氣冷卻器903
5．5．1概述903
5．5．1．1空冷器的特點及應用903
5．5．1．2空冷器的結(jié)構(gòu)與型式904
5．5．1．3翅片管和管束906
5．5．1．4空冷器型號的表示方法及系列標準913
5．5．2空冷器傳熱計算917
5．5．2．1總傳熱系數(shù)和傳熱熱阻917
5．5．2．2管外空氣側(cè)傳熱和壓降計算923
5．5．2．3空冷器有效平均溫度差927
5．5．3空冷器的設計929
5．5．3．1設計條件與基本參數(shù)929
5．5．3．2設計步驟與示例937
5．5．4濕式空冷器的計算要點942
5．5．4．1濕式空冷器的使用942
5．5．4．2濕式空冷器的噴水措施943
5．5．4．3濕式空冷器的有關(guān)計算關(guān)系944
5．6其他管式換熱器945
5．6．1套管式換熱器945
5．6．1．1概述945
5．6．1．2套管換熱器的傳熱與壓降計算948
5．6．1．3套管換熱器計算示例953
5．6．2沉浸式蛇管換熱器957
5．6．2．1概述957
5．6．2．2蛇管換熱器的傳熱與壓降計算959
5．6．2．3計算示例960
5．6．3噴淋式冷卻器962
5．6．3．1概述962
5．6．3．2淋灑式冷卻器的計算963
5．6．3．3計算示例964
5．6．4熱管及熱管換熱器969
5．6．4．1熱管的基本結(jié)構(gòu)與工作原理969
5．6．4．2熱管的工作特性974
5．6．4．3熱管的傳熱計算979
5．6．4．4熱管換熱器983
5．7板式及緊湊式換熱器987
5．7．1概述987
5．7．2螺旋板換熱器987
5．7．2．1分類和基本結(jié)構(gòu)尺寸988
5．7．2．2螺旋板換熱器的工藝計算999
5．7．2．3螺旋板換熱器的簡捷法計算1005
5．7．3板框式換熱器1011
5．7．3．1結(jié)構(gòu)及性能1011
5．7．3．2平均溫差與換熱性能1019
5．7．3．3板式換熱器的傳熱系數(shù)與流動阻力1025
5．7．3．4流程數(shù)與流道數(shù)的確定1032
5．7．3．5污垢系數(shù)1034
5．7．4板翅式換熱器1034
5．7．4．1結(jié)構(gòu)與性能1034
5．7．4．2板翅式換熱器流道的傳熱與流動特性1037
5．7．4．3板翅式換熱器的傳熱與流體力學計算1046
5．7．4．4計算示例1054
5．7．4．5擴散聯(lián)結(jié)式與印刷電路式板翅式換熱器1064
5．7．5傘板式換熱器1065
5．7．5．1結(jié)構(gòu)與性能1065
5．7．5．2傳熱與阻力計算1067
5．7．6板殼式換熱器1068
5．7．6．1結(jié)構(gòu)與性能1068
5．7．6．2基本參數(shù)與有關(guān)設計計算1070
5．7．7管翅式換熱器1071
5．7．7．1結(jié)構(gòu)與性能1071
5．7．7．2管翅式換熱器設計計算中的幾個問題1074
5．8特殊材料換熱器1082
5．8．1石墨換熱器1083
5．8．1．1不透性石墨的性能與應用1083
5．8．1．2石墨換熱器的結(jié)構(gòu)型式1083
5．8．1．3石墨換熱器的傳熱與流體阻力1098
5．8．2氟塑料換熱器1101
5．8．2．1特性及用途1101
5．8．2．2氟塑料換熱器的結(jié)構(gòu)型式1102
5．8．2．3氟塑料換熱器的傳熱與壓降1103
5．8．3玻璃換熱器1105
5．8．3．1玻璃換熱器的特性及用途1105
5．8．3．2玻璃換熱器的結(jié)構(gòu)型式及傳熱特性1105
5．8．4貴重合金及稀有金屬換熱器1106
參考文獻1111
第6章蒸發(fā)
6．1概述1113
6．2蒸發(fā)裝置的類型與所需能耗1113
6．2．1單效蒸發(fā)1114
6．2．1．1單效真空蒸發(fā)1114
6．2．1．2連續(xù)蒸發(fā)1115
6．2．1．3傳熱面積1115
6．2．1．4有效傳熱溫差和傳熱溫差損失1115
6．2．1．5分批蒸發(fā)1119
6．2．2多效蒸發(fā)1119
6．2．2．1順流(并流)流程1120
6．2．2．2逆流流程1121
6．2．2．3其他流程1121
6．2．2．4多效蒸發(fā)的數(shù)學描述1122
6．2．2．5多效蒸發(fā)的計算方法1123
6．2．2．6多效蒸發(fā)系統(tǒng)的計算機程序介紹1127
6．2．2．7蒸發(fā)的商用設計軟件簡介1127
6．2．3熱泵蒸發(fā)1128
6．2．3．1蒸汽噴射泵(熱力噴射泵)1129
6．2．3．2機械壓縮式熱泵1132
6．2．4減壓閃蒸1136
6．2．4．1多級閃蒸器1136
6．2．5蒸發(fā)系統(tǒng)的熱能利用1139
6．2．6蒸發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)化1140
6．3蒸發(fā)器的類型與選擇1141
6．3．1夾套釜式蒸發(fā)器1142
6．3．2立式短管蒸發(fā)器1142
6．3．2．1中央循環(huán)管蒸發(fā)器1142
6．3．2．2懸筐蒸發(fā)器1143
6．3．2．3帶攪拌的中央循環(huán)管蒸發(fā)器1143
6．3．3立式長管蒸發(fā)器1143
6．3．3．1長管自然循環(huán)蒸發(fā)器1143
6．3．3．2升膜蒸發(fā)器1144
6．3．3．3降膜蒸發(fā)器1144
6．3．3．4立式長管蒸發(fā)器的應用1147
6．3．4強制循環(huán)蒸發(fā)器1148
6．3．5板式蒸發(fā)器1149
6．3．5．1板式升膜蒸發(fā)器1149
6．3．5．2板式降膜蒸發(fā)器1150
6．3．5．3螺旋板蒸發(fā)器1150
6．3．6刮膜蒸發(fā)器1150
6．3．7直接加熱蒸發(fā)器1151
6．3．8蒸發(fā)器的選型1152
6．3．8．1選型考慮的因素1152
6．3．8．2有關(guān)選型的說明1152
6．3．8．3蒸發(fā)設備選型1153
6．4蒸發(fā)器的設計1153
6．4．1加熱裝置1154
6．4．1．1加熱器的傳熱系數(shù)1154
6．4．1．2料液側(cè)的傳熱膜系數(shù)1155
6．4．2蒸發(fā)器的加料1158
6．4．3氣液分離1158
6．4．4存液容積1160
6．4．5含鹽懸浮液的排出1161
6．4．6不凝氣的排除1161
6．4．7蒸汽進口與凝液出口1161
6．5蒸發(fā)系統(tǒng)及其操作特點1163
6．5．1蒸發(fā)系統(tǒng)的組成1163
6．5．2直接冷凝器1164
6．5．3壓縮機與真空泵的選擇1164
6．5．3．1蒸汽壓縮機的選擇1164
6．5．3．2真空泵的選擇1166
6．5．4蒸發(fā)系統(tǒng)操作中的問題1168
參考文獻1170
第7章工業(yè)結(jié)晶過程與設備設計
7．1概述1173
7．2結(jié)晶系統(tǒng)性質(zhì)1174
7．2．1晶體的粒度分布1174
7．2．2粒子的極限沉降速度1175
7．2．3溶解度1176
7．2．3．1溶液的過飽和，超溶解度曲線及介穩(wěn)區(qū)1176
7．3溶液結(jié)晶過程與設備1177
7．3．1結(jié)晶機理與動力學1177
7．3．2結(jié)晶成長1179
7．3．3結(jié)晶成核與成長的內(nèi)在聯(lián)系1182
7．3．4結(jié)晶過程與裝置1182
7．3．4．1冷卻結(jié)晶器1182
7．3．4．2蒸發(fā)結(jié)晶器1183
7．3．4．3真空絕熱冷卻結(jié)晶器1183
7．3．4．4連續(xù)操作的結(jié)晶器1184
7．3．4．5多級結(jié)晶過程1186
7．3．5溶液結(jié)晶過程的模型化及系統(tǒng)分析1186
7．3．5．1總體模型與穩(wěn)態(tài)行為分析1186
7．3．5．2非穩(wěn)態(tài)行為分析1191
7．3．6結(jié)晶過程計算與結(jié)晶器設計1193
7．3．6．1收率1193
7．3．6．2冷卻結(jié)晶分離過程1194
7．3．6．3結(jié)晶器設計1196
7．3．7結(jié)晶器操作與控制1210
7．3．7．1結(jié)晶器操作1210
7．3．7．2 連續(xù)結(jié)晶過程的控制1211
7．3．7．3間歇結(jié)晶過程控制與最佳操作時間表1212
7．4熔融結(jié)晶1213
7．4．1熔融結(jié)晶的操作模式與宏觀動力學分析1213
7．4．1．1基本操作模式1213
7．4．1．2熔融結(jié)晶宏觀動力學分析1214
7．4．2相圖特征1215
7．4．2．1二組分系統(tǒng)1215
7．4．2．2分配系數(shù)1216
7．4．3逐步凍凝過程及設備1217
7．4．3．1逐步凍凝組分分離1217
7．4．3．2結(jié)晶設備1218
7．4．4塔式結(jié)晶裝置1222
7．4．4．1中央加料塔式結(jié)晶器1222
7．4．4．2末端加料塔式結(jié)晶器1226
7．4．4．3組合塔式結(jié)晶器1227
7．4．4．4塔式結(jié)晶分離與其他分離方法的比較1228
7．4．5區(qū)域熔煉1229
7．4．5．1區(qū)域熔煉的過程分析1229
7．4．5．2主要變量1230
7．4．5．3應用1230
7．5升華(升華結(jié)晶)1230
7．5．1升華分離相圖與限度1230
7．5．1．1相圖特征1230
7．5．1．2分離純度的約束1232
7．5．2升華過程及速率分析1232
7．5．3設備及設計方程1233
7．5．3．1設備1233
7．5．3．2設計方程1233
7．6沉淀(結(jié)晶)1234
7．6．1沉淀的形成1234
7．6．2分配系數(shù)1235
7．6．3沉淀技術(shù)與設備1236
7．6．3．1反應沉淀(結(jié)晶)1236
7．6．3．2鹽析(結(jié)晶)1236
7．6．3．3沉淀設備1236
7．6．3．4設計中流體力學條件(懸浮臨界轉(zhuǎn)速)1237
7．7其他結(jié)晶方法與設備1237
7．8現(xiàn)代工業(yè)結(jié)晶研究進展及前沿技術(shù)1239
7．8．1計算模擬技術(shù)1239
參考文獻1247
第8章蒸餾
8．1概述1249
8．1．1蒸餾過程簡介1249
8．1．1．1蒸餾的特征1249
8．1．1．2應用范圍1249
8．1．1．3操作壓力與溫度1249
8．1．1．4平衡級的概念1250
8．1．1．5蒸餾過程的設計1250
8．1．2蒸餾過程分類1250
8．1．2．1一次平衡過程1250
8．1．2．2多次平衡過程――典型的二組分精餾1252
8．1．2．3多組分精餾1253
8．1．2．4間歇精餾1254
8．1．2．5蒸餾的節(jié)能流程1254
8．1．2．6特殊精餾1255
8．2氣液平衡1257
8．2．1氣液平衡關(guān)系1257
8．2．1．1氣液平衡時過程變量間的關(guān)系1257
8．2．1．2氣液平衡關(guān)系的表示方式1257
8．2．1．3氣液平衡熱力學的基本關(guān)系式1262
8．2．2氣液平衡關(guān)系的計算1263
8．2．2．1理想低壓體系的氣液平衡計算1263
8．2．2．2一般中低壓體系的氣液平衡計算1264
8．2．2．3高壓體系的氣液平衡計算1266
8．3蒸餾過程計算的自由度分析1267
8．3．1自由度和設計變量1267
8．3．1．1過程變量1267
8．3．1．2約束關(guān)系式1267
8．3．1．3設計變量1268
8．3．2操作元素的自由度分析1268
8．3．2．1單股均相流1268
8．3．2．2分流器1268
8．3．2．3簡單平衡級（理論板）1269
8．3．3操作單元的自由度分析1270
8．3．3．1簡單級聯(lián)1270
8．3．3．2簡單精餾塔1270
8．3．3．3其他單元和復合過程1271
8．4簡單平衡蒸餾的計算1272
8．4．1泡點和露點狀態(tài)的計算1272
8．4．1．1泡點溫度的計算1272
8．4．1．2露點溫度的計算1273
8．4．2平衡氣化和平衡冷凝過程的計算1273
8．4．3絕熱閃蒸過程計算1274
8．4．4復雜混合物平衡蒸餾的計算1274
8．4．5簡單蒸餾的計算1274
8．5二組分精餾計算1275
8．5．1基本概念1275
8．5．2不計焓衡算的二組元精餾計算1277
8．5．2．1恒摩爾流假設1277
8．5．2．2逐級計算原理1278
8．5．2．3Mc　Cabe-Thiele圖解法1278
8．5．2．4進料狀態(tài)的影響1279
8．5．2．5進料板位置1279
8．5．2．6回流比的選擇1280
8．5．2．7分離要求高時的圖解算法1282
8．5．2．8各種復雜型式的精餾塔1282
8．5．2．9板效率與實際塔板1284
8．5．3考慮焓衡算的二組元精餾計算1285
8．5．3．1焓-濃圖1285
8．5．3．2精餾段的操作線方程1285
8．5．3．3提餾段操作線方程1286
8．5．3．4全塔衡算1286
8．5．3．5改進的Mc　Cabe-Thiele法1287
8．6多組分蒸餾的計算1287
8．6．1多組分精餾的簡化算法1287
8．6．1．1Smilth-Brenkley(SB)法1287
8．6．1．2Fenske-Underwood-Gilliand(FUG)法1290
8．6．2多組分精餾的嚴格算法1294
8．6．2．1逐板計算法1295
8．6．2．2三對角矩陣法1306
8．7萃取蒸餾1310
8．7．1萃取蒸餾過程及特征1310
8．7．2溶劑的選擇1310
8．7．2．1溶劑的選擇性1311
8．7．2．2對溶劑的其他要求1313
8．7．3萃取精餾塔的計算1313
8．7．3．1溶劑組成的計算1313
8．7．3．2簡化的Ｍ-Ｔ圖解法1315
8．7．3．3簡化法1315
8．7．3．4簡化的逐板計算法1316
8．8恒沸精餾1321
8．8．1概述1321
8．8．1．1過程簡述1321
8．8．1．2恒沸現(xiàn)象1321
8．8．1．3恒沸物的分類1324
8．8．1．4恒沸數(shù)據(jù)的預測1324
8．8．2恒沸劑的選擇1324
8．8．3恒沸精餾的基本流程1325
8．8．4恒沸精餾塔的計算1327
8．8．4．1恒沸劑用量的確定1327
8．8．4．2恒沸劑的加入位置1327
8．8．4．3恒沸精餾塔的計算1328
8．8．5恒沸精餾與萃取精餾的比較1331
8．9石油和復雜混合物的蒸餾1331
8．9．1概述1331
8．9．1．1石油的基本特征1331
8．9．1．2石油餾分1332
8．9．1．3石油和石油餾分的性質(zhì)1332
8．9．2石油及石油餾分的氣-液平衡1333
8．9．2．1石油及其餾分的蒸餾曲線1333
8．9．2．2假組分與假多組分系法1335
8．9．3石油蒸餾1336
8．9．3．1石油蒸餾的基本流程1336
8．9．3．2石油精餾塔的工藝計算1338
8．10間歇精餾1339
8．10．1概述1339
8．10．1．1過程簡述1339
8．10．1．2過程特點1339
8．10．1．3間歇精餾的其他類型1340
8．10．2間歇精餾的操作方法1340
8．10．3間歇精餾的計算1340
8．10．3．1回流比恒定的間歇精餾的計算1340
8．10．3．2餾出液組成恒定的間歇精餾的計算1342
8．10．3．3考慮持液的嚴格算法1344
8．11蒸餾過程的傳質(zhì)1344
8．11．1概述1344
8．11．2板效率的概念1345
8．11．2．1板效率1345
8．11．2．2點效率1346
8．11．2．3全塔效率1346
8．11．3板效率的求取1346
8．11．3．1實際裝置的數(shù)據(jù)1346
8．11．3．2經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式1347
8．11．3．3AIChE法［76］1348
8．11．4填料塔的等板高度1351
8．12蒸餾過程的節(jié)能1353
8．12．1蒸餾過程的熱力學分析1353
8．12．1．1蒸餾過程所需功1353
8．12．1．2蒸餾過程的凈功耗1353
8．12．2蒸餾過程節(jié)能的基本方法1354
8．12．2．1產(chǎn)物有效能的利用1354
8．12．2．2降低過程的不可逆性1355
8．12．2．3多組分混合物精餾流程的優(yōu)化1357
8．13蒸餾過程的計算機計算――化工流程模擬常用軟件介紹1358
8．13．1PRO/Ⅱ1358
8．13．1．1結(jié)構(gòu)方面1358
8．13．1．2內(nèi)裝數(shù)據(jù)庫1358
8．13．1．3熱力學方法1359
8．13．1．4單元操作模塊1359
8．13．1．5算法1359
8．13．1．6其他配套軟件1360
8．13．1．7輸入方式1361
8．13．2ASPEN1361
8．13．2．1內(nèi)裝數(shù)據(jù)庫1361
8．13．2．2熱力學方法1361
8．13．2．3單元操作模塊1362
8．13．3HYSYS1362
8．13．4Chem CAD Ⅲ1362
8．13．5精餾塔計算示例1363
主要符號說明1364
參考文獻1365