石油化工设计手册 第3卷 化工单元过程 上PDF电子书下载

第1章 流体输送机械 1

1.1泵 1

1.1.1概述 1

1.1.1.1泵的主要参数 1

1.1.1.2泵的分类及特点 1

1.1.1.3石油化工用泵的选用 1

1.1.1.4泵轴的密封 9

1.1.1.5泵用联轴器及选用 9

1.1.2离心泵 10

1.1.2.1离心泵的有关参数 10

1.1.2.2泵的性能曲线 11

1.1.2.3管路系统的运行 11

1.1.2.4泵的气蚀参数 14

1.1.2.5泵的功率和效率 16

1.1.2.6泵的比转速 17

1.1.2.7离心泵的性能换算 18

1.1.2.8离心泵的型号与结构形式 24

1.1.2.9离心泵选型的一般顺序 126

1.1.2.10离心泵数据表 127

1.1.2.11离心泵选择实例 134

1.1.3旋涡泵 136

1.1.3.1旋涡泵的工作 136

1.1.3.2旋涡泵结构型式 137

1.1.3.3旋涡泵参数选择 137

1.1.3.4旋涡泵结构选择 138

1.1.4混流泵 140

1.1.4.1混流泵原理 140

1.1.4.2 PP系列化工混流泵 140

1.1.5轴流泵 143

1.1.5.1轴流泵的特点及主要结构 143

1.1.5.2轴流泵主要参数的确定 143

1.1.5.3轴流泵的特性曲线和调节方法 144

1.1.5.4化工轴流泵的结构选择 145

1.1.6部分流泵 147

1.1.6.1部分流泵的基本原理和特点 147

1.1.6.2部分流泵的选择计算 147

1.1.7螺旋离心泵 149

1.1.7.1螺旋离心泵结构 149

1.1.7.2螺旋离心泵特点 150

1.1.7.3螺旋离心泵性能参数 150

1.1.8齿轮泵 154

1.1.8.1齿轮泵的特点 154

1.1.8.2齿轮泵主要性能参数确定 155

1.1.8.3齿轮泵的选择 156

1.1.8.4齿轮泵选型 157

1.1.9转子泵 162

1.1.9.1 WZB型外环流转子式稠油泵 162

1.1.9.2 HLB型滑片式动力往复泵 164

1.1.9.3 HGBW型、HGB型滑片式管道泵 168

1.1.9.4 NYP系列内环式转子泵 169

1.1.9.5 WH型旋转（外环流）活塞泵 171

1.1.10往复泵 171

1.1.10.1往复泵的分类与结构 171

1.1.10.2往复泵的工作 173

1.1.10.3空气室的类型 175

1.1.10.4往复泵类型选择 176

1.1.11螺杆泵 185

1.1.11.1螺杆泵的工作原理和特点 185

1.1.11.2螺杆泵的参数 185

1.1.11.3三螺杆泵的主要性能参数确定 186

1.1.11.4螺杆泵的类型选择 187

1.1.12射流泵 198

1.1.12.1射流泵的组成与分类 198

1.1.12.2射流泵的特点 198

1.1.12.3射流泵的参数确定 198

1.1.12.4射流泵的选择 200

1.2风机 201

1.2.1概述 201

1.2.1.1风机分类及应用 201

1.2.1.2风机主要性能参数 202

1.2.1.3风机选择 203

1.2.2离心式风机 203

1.2.2.1离心式风机主要性能参数及性能曲线 203

1.2.2.2离心式风机无量纲性能曲线及选择曲线 204

1.2.2.3离心式风机构造与系列 207

1.2.2.4离心式风机类型选择 208

1.2.3罗茨式风机 219

1.2.3.1罗茨式风机应用范围及特点 219

1.2.3.2罗茨式风机工作原理和结构 220

1.2.3.3罗茨式风机热力计算 221

1.2.3.4罗茨式风机主要结构参数选取 222

1.2.3.5罗茨式风机类型选择 223

1.2.4轴流式风机 223

1.2.4.1轴流式风机原理及性能特点 223

1.2.4.2轴流式风机结构 231

1.2.4.3轴流式风机类型选择 232

1.2.5混流式风机与斜流式风机 235

1.2.5.1混流式风机结构与原理 235

1.2.5.2斜流式风机结构与应用 235

1.2.5.3 GXF（SJG）系列斜流式风机 236

1.2.6喷射式风机 239

1.3压缩机 240

1.3.1概述 240

1.3.1.1压缩机的类型及应用 240

1.3.1.2各类压缩机的特点及比较 240

1.3.2活塞式压缩机 241

1.3.2.1分类 241

1.3.2.2活塞式压缩机结构、参数及方案选择 241

1.3.2.3热力计算 243

1.3.2.4基础确定条件及其数据估算 250

1.3.2.5气体管路与管道振动 252

1.3.2.6冷却系统及冷却水量 254

1.3.2.7气量调节、安全运转自控 255

1.3.2.8活塞式压缩机噪声 255

1.3.2.9润滑及无油润滑压缩机 256

1.3.2.10常用活塞式压缩机型号编制和选择 257

1.3.2.11常用气体压缩性系数图（图1-86～图1-95） 269

1.3.3离心式压缩机 272

1.3.3.1概述及主要结构 272

1.3.3.2热力方案确定 273

1.3.3.3操作性能 275

1.3.3.4调节及防喘振控制 276

1.3.3.5油路及密封系统 277

1.3.3.6常用离心式压缩机技术参数 279

1.3.4轴流式压缩机 282

1.3.4.1轴流式压缩机原理及主要结构 282

1.3.4.2轴流式压缩机选定 283

1.3.4.3轴流式压缩机特性及调节 284

1.3.5螺杆式压缩机 286

1.3.5.1螺杆式压缩机的特点及结构 286

1.3.5.2螺杆式压缩机主要参数选择 287

1.3.5.3容积流量及内压力比的确定 288

1.3.5.4螺杆式压缩机气量调节 290

1.3.5.5螺杆式压缩机型号选择 291

1.3.5.6螺杆式压缩机数据 291

1.3.6压缩机噪声控制 298

1.3.6.1压缩机噪声 298

1.3.6.2噪声允许标准和控制措施 298

参考文献 301

第2章 非均相分离 302

2.1概述 302

2.1.1液固分离过程 302

2.1.2气固分离过程 303

2.2悬浮液性质及预处理技术 304

2.2.1悬浮液性质 304

2.2.1.1固体颗粒性质 304

2.2.1.2液相基本性质 306

2.2.1.3固液两相体系的基本性质 306

2.2.2预处理技术 307

2.2.2.1凝聚与絮凝 307

2.2.2.2调节黏度 310

2.2.2.3调节表面张力 310

2.2.2.4超声波处理 310

2.2.2.5冷冻和解冻 310

2.2.3悬浮液增浓 310

2.2.3.1重力沉降 310

2.2.3.2旋液分离器 314

2.3离心机 316

2.3.1离心分离原理及分类 316

2.3.1.1离心力场中离心分离过程的基本特性 316

2.3.1.2离心分离过程分类及原理 316

2.3.2离心机生产能力计算 318

2.3.2.1离心沉降理论 318

2.3.2.2过滤离心机生产能力计算 320

2.3.2.3沉降离心机的生产能力计算 321

2.3.2.4沉降离心机、分离机生产能力的模拟放大 324

2.3.3离心机类型及适用范围 325

2.3.3.1过滤离心机 325

2.3.3.2沉降离心机 333

2.3.3.3离心分离机 335

2.3.4离心机功率计算及有关工艺参数的选定 337

2.3.4.1启动转鼓件所需功率 337

2.3.4.2转鼓内物料达到工作转速所消耗的功率 337

2.3.4.3轴承摩擦消耗的功率 338

2.3.4.4转鼓及物料表面与空气摩擦消耗的功率 338

2.3.4.5卸出滤饼消耗的功率 338

2.3.4.6机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离心机、分离机的功率 340

2.4过滤机 341

2.4.1过滤分离原理 341

2.4.1.1概述 341

2.4.1.2不可压缩滤饼和可压缩滤饼 341

2.4.2过滤基本方程及过滤机生产能力计算 342

2.4.2.1过滤基本方程 342

2.4.2.2不可压缩性滤饼的过滤 343

2.4.2.3可压缩滤饼的过滤 347

2.4.2.4过滤机生产能力计算 348

2.4.2.5滤饼洗涤 349

2.4.3过滤机类型和适用范围 350

2.4.3.1重力过滤设备 350

2.4.3.2加压过滤机 351

2.4.3.3真空过滤机 360

2.4.3.4压榨过滤机 373

2.4.4过滤介质 376

2.4.4.1过滤介质的分类 376

2.4.4.2过滤介质的性能 376

2.4.4.3常用织造滤布的主要性能和使用场合 378

2.4.4.4金属过滤介质 382

2.4.4.5过滤介质的选用 384

2.4.5助滤剂 384

2.4.5.1助滤剂的性能 384

2.4.5.2助滤剂的选用 385

2.5固液分离设备的选型 386

2.5.1选型的依据 387

2.5.1.1物料特性 387

2.5.1.2分离任务与要求 387

2.5.1.3各种类型分离机械的适应范围 388

2.5.2初步选型 390

2.5.2.1表格法选型 390

2.5.2.2图表法选型 390

2.5.3采用不同分离设备的互相匹配 391

2.5.4选型试验 392

2.5.4.1沉降试验 393

2.5.4.2过滤试验 393

2.5.4.3实验中取样品应注意的问题 396

2.5.5小型试验机试验 396

2.6气固过滤器 396

2.6.1袋式过滤器的分类和性能 397

2.6.1.1袋式过滤器分类 397

2.6.1.2袋式过滤器的性能 397

2.6.2袋式过滤器的滤料 399

2.6.2.1滤料的特性指标 399

2.6.2.2滤料的结构类型及特点 400

2.6.2.3滤料的种类 401

2.6.3袋式过滤器的清灰方式 405

2.6.3.1机械振打清灰 405

2.6.3.2反吹风清灰 407

2.6.3.3脉冲喷吹清灰 409

2.6.4袋式过滤器的结构型式 411

2.6.4.1脉冲喷吹袋式过滤器 411

2.6.4.2反吹风清灰袋式过滤器 421

2.6.4.3扁袋过滤器 422

2.6.4.4气环反吹袋式过滤器 424

2.6.5袋式过滤器的选择设计 426

2.6.5.1袋式过滤器选择设计步骤 426

2.6.5.2袋式过滤系统设计中的几个问题 428

2.6.6颗粒层过滤器 429

2.6.6.1颗粒层过滤器的分类及特点 429

2.6.6.2颗粒层过滤器的性能和主要影响因素 429

2.6.6.3颗粒层过滤器的结构型式 430

2.7旋风分离器 433

2.7.1旋风分离器工作原理 433

2.7.1.1旋风分离器内气体流动特点 433

2.7.1.2旋风分离器内颗粒的运动与分离机理 435

2.7.1.3影响旋风分离器性能的因素 436

2.7.2石油化工常用旋风分离器设计 438

2.7.2.1常用旋风分离器类型 438

2.7.2.2 PV型旋风分离器的优化设计方法 440

2.7.2.3 E-Ⅱ型旋风分离器的设计方法 441

2.7.3多管式旋风分离器 442

2.8洗涤分离过程 444

2.8.1洗涤分离过程的基本原理与分类 444

2.8.2文氏管洗涤器 446

2.8.2.1文氏管洗涤器的类型 446

2.8.2.2文氏管洗涤器的捕集效率 447

2.8.2.3文氏管洗涤器的压降 448

2.8.2.4文氏管洗涤器的设计 448

2.8.3喷淋接触型洗涤器 449

2.8.3.1喷淋塔 449

2.8.3.2离心喷淋洗涤器 450

2.8.3.3喷射洗涤器 451

2.8.4其他型式洗涤器 452

2.8.4.1动力波洗涤 452

2.8.4.2冲击式洗涤器 453

2.8.4.3湍球塔 454

2.8.4.4强化型洗涤器 455

2.8.5液沫分离器 456

2.8.5.1惯性捕沫器 456

2.8.5.2复挡除沫器 457

2.8.5.3旋流板除沫器 457

2.8.5.4纤维除雾器 458

2.9静电除尘器 458

2.9.1静电除尘器基本原理 458

2.9.1.1气体的电离 459

2.9.1.2气体导电过程 459

2.9.1.3收尘空间尘粒的荷电 460

2.9.1.4荷电尘粒的迁移和捕集 460

2.9.1.5被捕集粉尘的清除 462

2.9.2静电除尘器的工艺设计与主要参数的确定 462

2.9.2.1粉尘特性的影响 462

2.9.2.2烟气性质的影响 465

2.9.2.3工艺系统设计 467

2.9.2.4原始参数 467

2.9.2.5主要参数的确定 468

2.9.3静电除尘器类型及适用范围 472

2.9.3.1静电除尘器类型 472

2.9.3.2静电除尘器的适用范围 473

2.9.3.3在石油化工生产中的应用 474

参考文献 477

第3章 搅拌与混合 479

3.1概论 479

3.1.1搅拌釜的结构 479

3.1.1.1釜体 479

3.1.1.2搅拌器 480

3.1.2搅拌釜的流场特性 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搅拌效果的量度及其影响因素 483

3.1.4搅拌与混合常用无量纲数群及其意义 484

3.2搅拌桨的类型及其特性 486

3.2.1中低黏度流体搅拌桨 486

3.2.1.1径流型搅拌桨 486

3.2.1.2轴流型搅拌桨 488

3.2.2高黏度流体搅拌桨 492

3.2.2.1锚式及框式桨 492

3.2.2.2螺带式及螺杆式 493

3.3低黏度互溶液体的混合 496

3.3.1过程的特征及其基本原理 496

3.3.2桨型的选择 496

3.3.3设计计算 497

3.3.4多层桨 499

3.4高黏度液体的混合 499

3.4.1高黏度液体的混合机理 499

3.4.2高黏度搅拌桨的混合性能 499

3.4.2.1混合性能指标 499

3.4.2.2各种搅拌桨的混合性能 500

3.4.3非牛顿流体的混合 501

3.4.3.1非牛顿流体的分类 501

3.4.3.2非牛顿流体性质对混合的影响 503

3.4.4搅拌桨型式的选择 503

3.4.5牛顿流体的搅拌功率 503

3.4.5.1锚式搅拌桨的搅拌功率 503

3.4.5.2螺带式搅拌桨的搅拌功率 504

3.4.5.3多种型式高黏度搅拌桨的Kp值 504

3.4.6非牛顿流体的搅拌功率 504

3.4.6.1宾汉塑性流体的搅拌功率 510

3.4.6.2触变性流体的搅拌功率 510

3.4.6.3黏弹性流体的混合及功率 511

3.5固-液悬浮 512

3.5.1过程特征及其基本原理 512

3.5.1.1固体颗粒悬浮状态 512

3.5.1.2固体颗粒的沉降速度 513

3.5.1.3固-液悬浮机理 514

3.5.2搅拌设备选择 514

3.5.2.1搅拌器的型式 514

3.5.2.2桨叶参数的确定 515

3.5.2.3搅拌釜的结构 515

3.5.3搅拌器的工艺设计 515

3.5.3.1悬浮临界转速 515

3.5.3.2工艺设计 517

3.5.3.3固-液悬浮搅拌器设计实例 518

3.5.4带导流筒的搅拌釜 519

3.5.4.1流动特性 519

3.5.4.2搅拌桨型式 520

3.5.4.3导流筒直径与釜直径之比 520

3.5.5固-液传质 520

3.6气液分散 521

3.6.1过程特征 521

3.6.1.1通气式气液搅拌器及其釜体结构 521

3.6.1.2自吸式气液搅拌器及釜体结构 522

3.6.2气液搅拌釜的分散特性 523

3.6.2.1搅拌釜内的气液流动状态 523

3.6.2.2最大通气速度 524

3.6.2.3气泡直径、气含率和比表面积 524

3.6.3气液搅拌釜的传质特性 526

3.6.4搅拌器型式的选择 527

3.6.5通气时的功率计算 527

3.6.5.1通气功率 527

3.6.5.2不通气时的功率确定 528

3.7液液分散 531

3.7.1过程特征 531

3.7.2液-液搅拌釜的分散特性 533

3.7.3桨型选择与釜体结构 534

3.7.4达到要求的分散程度所需的搅拌功率 534

3.8气液固三相混合 537

3.8.1过程特征 537

3.8.2气液固三相搅拌釜的混合特性 537

3.8.2.1功率特性 537

3.8.2.2临界悬浮特性 538

3.8.2.3气含率特性 539

3.8.3气液固三相搅拌釜的传质特性 539

3.8.3.1影响传质的因素 539

3.8.3.2固相对传质的影响及机理 540

3.8.4搅拌桨的选型 541

3.9搅拌釜的传热 541

3.9.1搅拌釜内壁传热膜系数h的计算 542

3.9.1.1涡轮类搅拌桨、带挡板釜 542

3.9.1.2涡轮类搅拌桨、无挡板釜 542

3.9.1.3三叶推进式搅拌桨 542

3.9.1.4六叶后弯式搅拌桨 542

3.9.1.5 MIG搅拌桨 543

3.9.1.6螺带式搅拌桨 543

3.9.1.7用单位质量功耗关联的湍流搅拌传热关联式 544

3.9.2搅拌釜内盘管外侧传热膜系数hc的计算 544

3.9.2.1涡轮搅拌桨，无挡板釜 544

3.9.2.2涡轮搅拌桨，有挡板釜 545

3.9.2.3三叶推进式搅拌桨 545

3.9.2.4六叶后弯式搅拌桨盘管壁的传热膜系数hc 545

3.9.2.5双层盘管的传热 545

3.9.3搅拌釜内垂直管外壁传热膜系数hc的计算 545

3.9.4搅拌釜内垂直板式蛇管的传热膜系数hc的计算 545

3.9.5计算实例 545

3.10搅拌釜的CFD模拟 546

3.10.1搅拌釜的CFD方法 546

3.10.1.1控制方程的离散 546

3.10.1.2旋转桨叶的处理 547

3.10.2动量传递特性的CFD模拟 547

3.10.2.1单相流场 547

3.10.2.2多相流场 550

3.10.3热量传递特性的CFD模拟 552

3.10.4质量传递特性的CFD模拟 552

3.10.4.1相内质量传递 553

3.10.4.2相际质量传递 553

3.10.5化学反应的CFD模拟 554

3.11搅拌釜的放大 555

3.11.1引言 555

3.11.2几何相似放大时搅拌性能参数的变化关系 555

3.11.3互溶液体混合过程的放大 556

3.11.3.1几何相似放大 556

3.11.3.2非几何相似放大 557

3.11.4气液分散、液液分散过程的放大 558

3.11.5固液悬浮过程的放大 559

3.11.6搅拌釜放大的系统优化设计新方法 560

3.11.7搅拌釜设计工艺数据表 561

主要符号说明 562

参考文献 564

第4章 制冷与深度冷冻 570

4.1蒸气压缩制冷 570

4.1.1单级蒸气压缩制冷循环 570

4.1.1.1单级压缩制冷机的组成和工作原理 570

4.1.1.2温熵图和压焓图 571

4.1.1.3理想制冷循环的热力计算 572

4.1.1.4实际制冷循环 573

4.1.1.5单级蒸气压缩制冷机的性能与工况 577

4.1.2分级压缩制冷循环 579

4.1.2.1一级节流、中间冷却的两级压缩循环 579

4.1.2.2两级节流、中间冷却的两级压缩循环 581

4.1.2.3两级压缩制冷循环的中间压力 583

4.1.3复叠式制冷循环 583

4.1.4混合制冷剂单级制冷循环 585

4.1.5制冷压缩机的型式及其性能图表 585

4.1.5.1活塞式制冷压缩机 585

4.1.5.2螺杆式制冷压缩机 594

4.1.5.3离心式制冷压缩机 600

4.2吸收制冷 603

4.2.1吸收制冷基本原理 603

4.2.2氨水吸收式制冷机 604

4.2.2.1氨水溶液的性质 604

4.2.2.2单级氨水吸收式制冷机的基本工作循环过程及在h-ξ图上的表示 605

4.2.2.3单级氨水吸收式制冷机的热力计算 610

4.2.2.4两级氨水吸收式制冷机 610

4.2.3溴化锂吸收式制冷机 611

4.2.3.1溴化锂水溶液的性质 611

4.2.3.2单效溴化锂吸收式制冷机的基本工作循环过程与h-ξ图 615

4.2.3.3单效溴化锂吸收式制冷机的热力计算 617

4.2.3.4双效溴化锂吸收式制冷机 618

4.2.3.5溴化锂吸收式制冷机组的型式与选型 619

4.2.3.6溴化锂吸收式制冷机的设计计算 621

4.3深冷与气体液化 625

4.3.1深冷的制冷原理 626

4.3.1.1节流膨胀 626

4.3.1.2作外功的等熵膨胀 627

4.3.2气体液化的林德循环 627

4.3.2.1一次节流的简单林德循环 627

4.3.2.2具有氨预冷的林德循环 629

4.3.2.3二次节流膨胀的林德循环 630

4.3.3具有膨胀机的气体液化循环 630

4.3.3.1克劳德循环 630

4.3.3.2海兰德循环 632

4.3.3.3卡皮查循环 632

4.3.4气体液化和分离方法 632

4.3.4.1空气深冷分离 632

4.3.4.2天然气的液化与乙烯深冷分离 634

4.4制冷剂 637

4.4.1制冷剂的选用原则和种类 637

4.4.1.1制冷剂的选用原则 637

4.4.1.2制冷剂的种类和命名 638

4.4.1.3关于CFC（CFCs）问题简述 639

4.4.2制冷剂的热力学性质和热物理性质 639

4.4.2.1制冷剂的热力学性质 639

4.4.2.2制冷剂的热物理性质 639

4.4.3常用制冷剂 682

4.4.3.1氟利昂 682

4.4.3.2碳氢化合物 682

4.4.3.3无机化合物 682

4.4.3.4混合制冷剂 682

4.4.4制冷剂与制冷机操作和运行有关的特性 683

4.4.4.1制冷剂的溶水性 683

4.4.4.2制冷剂的溶油性 683

4.4.4.3制冷剂的检漏 683

4.4.5载冷剂 684

参考文献 689

第5章 换热器 690

5.1换热器设计基础 690

5.1.1换热器的应用与分类 690

5.1.1.1换热器的作用 690

5.1.1.2热源和冷源 690

5.1.1.3换热器的分类 690

5.1.1.4换热器的性能和选型 695

5.1.1.5换热器的材料 696

5.1.2换热器的基本计算公式 697

5.1.2.1焓衡算与？衡算 697

5.1.2.2传热速率方程 700

5.1.2.3总传热系数 701

5.1.2.4单相流体的对流给热系数与流动摩擦因子 701

5.1.2.5平均温度差 711

5.1.2.6换热器的热分析 721

5.1.3换热器工艺设计要点 725

5.1.3.1工艺设计任务和设计条件 725

5.1.3.2换热器工艺设计的内容和手段 725

5.1.3.3换热器的设计变量与设计因素 727

5.1.4结垢与污垢热阻 728

5.1.4.1概述 728

5.1.4.2冷却用水的污垢热阻及其控制 729

5.1.4.3其他流体污垢热阻的参考值 731

5.1.4.4防治和控制污垢的设计措施 733

5.1.5换热器总传热系数经验值 734

5.1.6传热过程的增强措施 738

5.1.6.1强化传热的目标 738

5.1.6.2强化传热的原则 739

5.1.6.3强化传热的简化评价指标 739

5.1.6.4管内传热强化的常用技术 740

5.2管壳式换热器的设计与选型 745

5.2.1概述 745

5.2.1.1管壳式换热器的分类 746

5.2.1.2部件结构 752

5.2.1.3管壳式换热器标准系列及型号 763

5.2.2管壳式换热器计算步骤 770

5.2.2.1设计型计算 770

5.2.2.2操作型计算 771

5.2.3无相变管壳式换热器的设计 771

5.2.3.1管壳式换热器有关设计因素的选择 771

5.2.3.2管程给热系数与压降 777

5.2.3.3壳程给热系数和压降 779

5.2.3.4管壳式换热器平均温度差的计算 794

5.2.4计算示例 804

5.2.5折流杆换热器 812

5.2.5.1折流杆换热器的基本元件 812

5.2.5.2折流杆换热器设计估算 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再沸器的用途与分类 821

5.3.1.2沸腾传热的基本关系式 823

5.3.1.3再沸器型式的选用 828

5.3.1.4再沸器的设计 829

5.3.1.5热虹吸式再沸器的操作稳定性 830

5.3.2釜式再沸器的计算 831

5.3.2.1基本关系式 831

5.3.2.2设计步骤 833

5.3.2.3计算示例 835

5.3.3立式热虹吸再沸器 837

5.3.3.1概述 837

5.3.3.2设计步骤及方法 838

5.3.3.3计算示例 842

5.3.4卧式热虹吸再沸器 856

5.3.4.1对流沸腾给热系数αco 857

5.3.4.2管束间两相流压降Δptp与空隙率计算 857

5.3.4.3错流时的临界热流密度 858

5.4冷凝器 858

5.4.1概述 858

5.4.1.1蒸气的冷凝过程 859

5.4.1.2冷凝器的结构特征与选型 861

5.4.1.3冷凝传热基本关系式 864

5.4.2单组分饱和蒸气冷凝器的计算 871

5.4.3过热蒸气冷凝及冷凝冷却器 874

5.4.4多组分蒸气冷凝 878

5.4.4.1概述 878

5.4.4.2多组分冷凝的计算内容（组分间互溶） 879

5.4.4.3多组分冷凝计算示例 883

5.4.4.4凝液分层时的冷凝给热系数 892

5.4.5含不凝性气的冷凝 892

5.4.5.1概述 892

5.4.5.2几种计算方法 893

5.4.5.3计算示例 895

5.5空气冷却器 903

5.5.1概述 903

5.5.1.1空冷器的特点及应用 903

5.5.1.2空冷器的结构与型式 904

5.5.1.3翅片管和管束 906

5.5.1.4空冷器型号的表示方法及系列标准 913

5.5.2空冷器传热计算 917

5.5.2.1总传热系数和传热热阻 917

5.5.2.2管外空气侧传热和压降计算 923

5.5.2.3空冷器有效平均温度差 927

5.5.3空冷器的设计 929

5.5.3.1设计条件与基本参数 929

5.5.3.2设计步骤与示例 937

5.5.4湿式空冷器的计算要点 942

5.5.4.1湿式空冷器的使用 942

5.5.4.2湿式空冷器的喷水措施 943

5.5.4.3湿式空冷器的有关计算关系 944

5.6其他管式换热器 945

5.6.1套管式换热器 945

5.6.1.1概述 945

5.6.1.2套管换热器的传热与压降计算 948

5.6.1.3套管换热器计算示例 953

5.6.2沉浸式蛇管换热器 957

5.6.2.1概述 957

5.6.2.2蛇管换热器的传热与压降计算 959

5.6.2.3计算示例 960

5.6.3喷淋式冷却器 962

5.6.3.1概述 962

5.6.3.2淋洒式冷却器的计算 963

5.6.3.3计算示例 964

5.6.4热管及热管换热器 969

5.6.4.1热管的基本结构与工作原理 969

5.6.4.2热管的工作特性 974

5.6.4.3热管的传热计算 979

5.6.4.4热管换热器 983

5.7板式及紧凑式换热器 987

5.7.1概述 987

5.7.2螺旋板换热器 987

5.7.2.1分类和基本结构尺寸 988

5.7.2.2螺旋板换热器的工艺计算 999

5.7.2.3螺旋板换热器的简捷法计算 1005

5.7.3板框式换热器 1011

5.7.3.1结构及性能 1011

5.7.3.2平均温差与换热性能 1019

5.7.3.3板式换热器的传热系数与流动阻力 1025

5.7.3.4流程数与流道数的确定 1032

5.7.3.5污垢系数 1034

5.7.4板翅式换热器 1034

5.7.4.1结构与性能 1034

5.7.4.2板翅式换热器流道的传热与流动特性 1037

5.7.4.3板翅式换热器的传热与流体力学计算 1046

5.7.4.4计算示例 1054

5.7.4.5扩散联结式与印刷电路式板翅式换热器 1064

5.7.5伞板式换热器 1065

5.7.5.1结构与性能 1065

5.7.5.2传热与阻力计算 1067

5.7.6板壳式换热器 1068

5.7.6.1结构与性能 1068

5.7.6.2基本参数与有关设计计算 1070

5.7.7管翅式换热器 1071

5.7.7.1结构与性能 1071

5.7.7.2管翅式换热器设计计算中的几个问题 1074

5.8特殊材料换热器 1082

5.8.1石墨换热器 1083

5.8.1.1不透性石墨的性能与应用 1083

5.8.1.2石墨换热器的结构型式 1083

5.8.1.3石墨换热器的传热与流体阻力 1098

5.8.2氟塑料换热器 1101

5.8.2.1特性及用途 1101

5.8.2.2氟塑料换热器的结构型式 1102

5.8.2.3氟塑料换热器的传热与压降 1103

5.8.3玻璃换热器 1105

5.8.3.1玻璃换热器的特性及用途 1105

5.8.3.2玻璃换热器的结构型式及传热特性 1105

5.8.4贵重合金及稀有金属换热器 1106

参考文献 1111

第6章 蒸发 1113

6.1概述 1113

6.2蒸发装置的类型与所需能耗 1113

6.2.1单效蒸发 1114

6.2.1.1单效真空蒸发 1114

6.2.1.2连续蒸发 1115

6.2.1.3传热面积 1115

6.2.1.4有效传热温差和传热温差损失 1115

6.2.1.5分批蒸发 1119

6.2.2多效蒸发 1119

6.2.2.1顺流（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多效蒸发的数学描述 1122

6.2.2.5多效蒸发的计算方法 1123

6.2.2.6多效蒸发系统的计算机程序介绍 1127

6.2.2.7蒸发的商用设计软件简介 1127

6.2.3热泵蒸发 1128

6.2.3.1蒸汽喷射泵（热力喷射泵） 1129

6.2.3.2机械压缩式热泵 1132

6.2.4减压闪蒸 1136

6.2.4.1多级闪蒸器 1136

6.2.5蒸发系统的热能利用 1139

6.2.6蒸发系统的优化 1140

6.3蒸发器的类型与选择 1141

6.3.1夹套釜式蒸发器 1142

6.3.2立式短管蒸发器 1142

6.3.2.1中央循环管蒸发器 1142

6.3.2.2悬筐蒸发器 1143

6.3.2.3带搅拌的中央循环管蒸发器 1143

6.3.3立式长管蒸发器 1143

6.3.3.1长管自然循环蒸发器 1143

6.3.3.2升膜蒸发器 1144

6.3.3.3降膜蒸发器 1144

6.3.3.4立式长管蒸发器的应用 1147

6.3.4强制循环蒸发器 1148

6.3.5板式蒸发器 1149

6.3.5.1板式升膜蒸发器 1149

6.3.5.2板式降膜蒸发器 1150

6.3.5.3螺旋板蒸发器 1150

6.3.6刮膜蒸发器 1150

6.3.7直接加热蒸发器 1151

6.3.8蒸发器的选型 1152

6.3.8.1选型考虑的因素 1152

6.3.8.2有关选型的说明 1152

6.3.8.3蒸发设备选型 1153

6.4蒸发器的设计 1153

6.4.1加热装置 1154

6.4.1.1加热器的传热系数 1154

6.4.1.2料液侧的传热膜系数 1155

6.4.2蒸发器的加料 1158

6.4.3气液分离 1158

6.4.4存液容积 1160

6.4.5含盐悬浮液的排出 1161

6.4.6不凝气的排除 1161

6.4.7蒸汽进口与凝液出口 1161

6.5蒸发系统及其操作特点 1163

6.5.1蒸发系统的组成 1163

6.5.2直接冷凝器 1164

6.5.3压缩机与真空泵的选择 1164

6.5.3.1蒸汽压缩机的选择 1164

6.5.3.2真空泵的选择 1166

6.5.4蒸发系统操作中的问题 1168

参考文献 1170

第7章 工业结晶过程与设备设计 1173

7.1概述 1173

7.2结晶系统性质 1174

7.2.1晶体的粒度分布 1174

7.2.2粒子的极限沉降速度 1175

7.2.3溶解度 1176

7.2.3.1溶液的过饱和，超溶解度曲线及介稳区 1176

7.3溶液结晶过程与设备 1177

7.3.1结晶机理与动力学 1177

7.3.2结晶成长 1179

7.3.3结晶成核与成长的内在联系 1182

7.3.4结晶过程与装置 1182

7.3.4.1冷却结晶器 1182

7.3.4.2蒸发结晶器 1183

7.3.4.3真空绝热冷却结晶器 1183

7.3.4.4连续操作的结晶器 1184

7.3.4.5多级结晶过程 1186

7.3.5溶液结晶过程的模型化及系统分析 1186

7.3.5.1总体模型与稳态行为分析 1186

7.3.5.2非稳态行为分析 1191

7.3.6结晶过程计算与结晶器设计 1193

7.3.6.1收率 1193

7.3.6.2冷却结晶分离过程 1194

7.3.6.3结晶器设计 1196

7.3.7结晶器操作与控制 1210

7.3.7.1结晶器操作 1210

7.3.7.2连续结晶过程的控制 1211

7.3.7.3间歇结晶过程控制与最佳操作时间表 1212

7.4熔融结晶 1213

7.4.1熔融结晶的操作模式与宏观动力学分析 1213

7.4.1.1基本操作模式 1213

7.4.1.2熔融结晶宏观动力学分析 1214

7.4.2相图特征 1215

7.4.2.1二组分系统 1215

7.4.2.2分配系数 1216

7.4.3逐步冻凝过程及设备 1217

7.4.3.1逐步冻凝组分分离 1217

7.4.3.2结晶设备 1218

7.4.4塔式结晶装置 1222

7.4.4.1中央加料塔式结晶器 1222

7.4.4.2末端加料塔式结晶器 1226

7.4.4.3组合塔式结晶器 1227

7.4.4.4塔式结晶分离与其他分离方法的比较 1228

7.4.5区域熔炼 1229

7.4.5.1区域熔炼的过程分析 1229

7.4.5.2主要变量 1230

7.4.5.3应用 1230

7.5升华（升华结晶） 1230

7.5.1升华分离相图与限度 1230

7.5.1.1相图特征 1230

7.5.1.2分离纯度的约束 1232

7.5.2升华过程及速率分析 1232

7.5.3设备及设计方程 1233

7.5.3.1设备 1233

7.5.3.2设计方程 1233

7.6沉淀（结晶） 1234

7.6.1沉淀的形成 1234

7.6.2分配系数 1235

7.6.3沉淀技术与设备 1236

7.6.3.1反应沉淀（结晶） 1236

7.6.3.2盐析（结晶） 1236

7.6.3.3沉淀设备 1236

7.6.3.4设计中流体力学条件（悬浮临界转速） 1237

7.7其他结晶方法与设备 1237

7.8现代工业结晶研究进展及前沿技术 1239

7.8.1计算模拟技术 1239

参考文献 1247

第8章 蒸馏 1249

8.1概述 1249

8.1.1蒸馏过程简介 1249

8.1.1.1蒸馏的特征 1249

8.1.1.2应用范围 1249

8.1.1.3操作压力与温度 1249

8.1.1.4平衡级的概念 1250

8.1.1.5蒸馏过程的设计 1250

8.1.2蒸馏过程分类 1250

8.1.2.1一次平衡过程 1250

8.1.2.2多次平衡过程——典型的二组分精馏 1252

8.1.2.3多组分精馏 1253

8.1.2.4间歇精馏 1254

8.1.2.5蒸馏的节能流程 1254

8.1.2.6特殊精馏 1255

8.2气液平衡 1257

8.2.1气液平衡关系 1257

8.2.1.1气液平衡时过程变量间的关系 1257

8.2.1.2气液平衡关系的表示方式 1257

8.2.1.3气液平衡热力学的基本关系式 1262

8.2.2气液平衡关系的计算 1263

8.2.2.1理想低压体系的气液平衡计算 1263

8.2.2.2一般中低压体系的气液平衡计算 1264

8.2.2.3高压体系的气液平衡计算 1266

8.3蒸馏过程计算的自由度分析 1267

8.3.1自由度和设计变量 1267

8.3.1.1过程变量 1267

8.3.1.2约束关系式 1267

8.3.1.3设计变量 1268

8.3.2操作元素的自由度分析 1268

8.3.2.1单股均相流 1268

8.3.2.2分流器 1268

8.3.2.3简单平衡级（理论板） 1269

8.3.3操作单元的自由度分析 1270

8.3.3.1简单级联 1270

8.3.3.2简单精馏塔 1270

8.3.3.3其他单元和复合过程 1271

8.4简单平衡蒸馏的计算 1272

8.4.1泡点和露点状态的计算 1272

8.4.1.1泡点温度的计算 1272

8.4.1.2露点温度的计算 1273

8.4.2平衡气化和平衡冷凝过程的计算 1273

8.4.3绝热闪蒸过程计算 1274

8.4.4复杂混合物平衡蒸馏的计算 1274

8.4.5简单蒸馏的计算 1274

8.5二组分精馏计算 1275

8.5.1基本概念 1275

8.5.2不计焓衡算的二组元精馏计算 1277

8.5.2.1恒摩尔流假设 1277

8.5.2.2逐级计算原理 1278

8.5.2.3 Mc Cabe-Thiele图解法 1278

8.5.2.4进料状态的影响 1279

8.5.2.5进料板位置 1279

8.5.2.6回流比的选择 1280

8.5.2.7分离要求高时的图解算法 1282

8.5.2.8各种复杂型式的精馏塔 1282

8.5.2.9板效率与实际塔板 1284

8.5.3考虑焓衡算的二组元精馏计算 1285

8.5.3.1焓-浓图 1285

8.5.3.2精馏段的操作线方程 1285

8.5.3.3提馏段操作线方程 1286

8.5.3.4全塔衡算 1286

8.5.3.5改进的Me Cabe-Thiele法 1287

8.6多组分蒸馏的计算 1287

8.6.1多组分精馏的简化算法 1287

8.6.1.1 Smith-Brinkley（SB）法 1287

8.6.1.2 Fenske-Underwood-Gilliand（FUG）法 1290

8.6.2多组分精馏的严格算法 1294

8.6.2.1逐板计算法 1295

8.6.2.2三对角矩阵法 1306

8.7萃取蒸馏 1310

8.7.1萃取蒸馏过程及特征 1310

8.7.2溶剂的选择 1310

8.7.2.1溶剂的选择性 1311

8.7.2.2对溶剂的其他要求 1313

8.7.3萃取精馏塔的计算 1313

8.7.3.1溶剂组成的计算 1313

8.7.3.2简化的M-T图解法 1315

8.7.3.3简化法 1315

8.7.3.4简化的逐板计算法 1316

8.8恒沸精馏 1321

8.8.1概述 1321

8.8.1.1过程简述 1321

8.8.1.2恒沸现象 1321

8.8.1.3恒沸物的分类 1324

8.8.1.4恒沸数据的预测 1324

8.8.2恒沸剂的选择 1324

8.8.3恒沸精馏的基本流程 1325

8.8.4恒沸精馏塔的计算 1327

8.8.4.1恒沸剂用量的确定 1327

8.8.4.2恒沸剂的加入位置 1327

8.8.4.3恒沸精馏塔的计算 1328

8.8.5恒沸精馏与萃取精馏的比较 1331

8.9石油和复杂混合物的蒸馏 1331

8.9.1概述 1331

8.9.1.1石油的基本特征 1331

8.9.1.2石油馏分 1332

8.9.1.3石油和石油馏分的性质 1332

8.9.2石油及石油馏分的气-液平衡 1333

8.9.2.1石油及其馏分的蒸馏曲线 1333

8.9.2.2假组分与假多组分系法 1335

8.9.3石油蒸馏 1336

8.9.3.1石油蒸馏的基本流程 1336

8.9.3.2石油精馏塔的工艺计算 1338

8.10间歇精馏 1339

8.10.1概述 1339

8.10.1.1过程简述 1339

8.10.1.2过程特点 1339

8.10.1.3间歇精馏的其他类型 1340

8.10.2间歇精馏的操作方法 1340

8.10.3间歇精馏的计算 1340

8.10.3.1回流比恒定的间歇精馏的计算 1340

8.10.3.2馏出液组成恒定的间歇精馏的计算 1342

8.10.3.3考虑持液的严格算法 1344

8.11蒸馏过程的传质 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点效率 1346

8.11.2.3全塔效率 1346

8.11.3板效率的求取 1346

8.11.3.1实际装置的数据 1346

8.11.3.2经验关联式 1347

8.11.3.3 AIChE法［76］ 1348

8.11.4填料塔的等板高度 1351

8.12蒸馏过程的节能 1353

8.12.1蒸馏过程的热力学分析 1353

8.12.1.1蒸馏过程所需功 1353

8.12.1.2蒸馏过程的净功耗 1353

8.12.2蒸馏过程节能的基本方法 1354

8.12.2.1产物有效能的利用 1354

8.12.2.2降低过程的不可逆性 1355

8.12.2.3多组分混合物精馏流程的优化 1357

8.13蒸馏过程的计算机计算——化工流程模拟常用软件介绍 1358

8.13.1 PRO/Ⅱ 1358

8.13.1.1结构方面 1358

8.13.1.2内装数据库 1358

8.13.1.3热力学方法 1359

8.13.1.4单元操作模块 1359

8.13.1.5算法 1359

8.13.1.6其他配套软件 1360

8.13.1.7输入方式 1361

8.13.2 ASPEN 1361

8.13.2.1内装数据库 1361

8.13.2.2热力学方法 1361

8.13.2.3单元操作模块 1362

8.13.3 HYSYS 1362

8.13.4 Chem CADⅢ 1362

8.13.5精馏塔计算示例 1363

主要符号说明 1364

参考文献 1365