真空系統的工藝計算

2011,21(6)馬紅芳等真空系統的工藝計算真空系統的工藝計算馬紅芳·駱彩萍鮑賢康華陸工程科技有限責任公司西安710065摘要介紹抽氣量、壓降等真空系統的工藝計算方法和結合工程的實(shí)際應用。關(guān)鍵詞真空系統抽氣量當量空氣流導工藝計算化工生產(chǎn)裝置中,真空系統主要應用于精餾、W=kx v3過(guò)濾、千燥、脫水等工藝過(guò)程。真空系統所要達式中,W2為空氣泄漏量,B/h;V為真空系統的到的真空度是通過(guò)真空泵來(lái)實(shí)現的影響真空度容積,m;k為壓力常數,取值見(jiàn)表1。的因素除了真空泵的性能外,系統的空氣泄漏量表1k取值工藝氣量和系統的壓力損失等亦是非常關(guān)鍵的。所以在真空系統的工藝計算過(guò)程中,要充分考慮壓力(mmHg)>900.1940.08250.05080.0254上述影響因素,做到系統設計完善、可靠、經(jīng)濟。1真空系統的組成(2)對應于上式,最大空氣泄漏量見(jiàn)圖2。圖中為絕對壓力,英制和公制分別見(jiàn)圖2(a)和(b)。真空系統通常由真空泵、真空容器及真空管道組成,典型流程見(jiàn)圖1Q P1 SI真空管道真空泵真空容器圖1真空系統典型流程圖2真空系統的設計基礎系統體積(f3)2.1抽氣量抽氣量是真空泵的重要參數,在化工生產(chǎn)中,真空容器的被抽氣量主要是指空氣泄漏量與被抽出的工藝氣之和。21.1空氣泄漏量3在抽真空過(guò)程中,因管件、設備密封性能等因素的影響,不能保證系統完全密閉,總是有空氣泄漏入真空系統,對任何真空系統都應進(jìn)行試驗以確定其空氣泄漏量,對新設計和不能進(jìn)行試00.20.3驗的場(chǎng)合采用估算,目前主要有以下幾種方法。系統容積(m3)(1)對于工業(yè)上嚴密系統的空氣泄漏量,經(jīng)驗公式如下:圖2工業(yè)上嚴密系統最大空氣泄漏量值中國煤化工·馬紅芳:工程師。200年畢業(yè)于太原理工大學(xué)工業(yè)催化專(zhuān)業(yè)獲碩士學(xué)位。一直從事化CNMHG話(huà):(09)87988636, E-mail: mh2078@ chinahualueng comoCHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設計2011,21(6)(3)管件的空氣泄漏量的估算見(jiàn)表2。氣的分子量;P料為物料蒸氣的分壓,mmHg;表2真空系統管件的空氣泄漏量估算表(kgh)P絲氣為空氣的分壓, mmHg管件類(lèi)型估算的平均空氣泄漏量設計和選擇真空泵時(shí),需要將工藝物料氣量2以下的螺紋連接0.045換算為當量空氣量,其換算公式如下:2"以上的螺紋連接0.091W當量空氣=0.375W物ln(M物/2)[1-0.000(7-70)]6以下的法蘭連接0.227(2)6-24“包括人孔在內的法蘭連接0.363式中,T為被抽物料的溫度,F。24"以上的法蘭連接0.499-0.907桿直徑在1/2″以下的填料閥將上述氣體的流量相加,即得真空容器的總閥桿直徑在12"以上的填料閥抽氣量(當量空氣):具有潤滑的旋塞排放旋塞0.091在此,應特別注意單位的換算和公式及圖表玻璃視鏡0.454要求的單位對應關(guān)系。玻璃液面計包括液面計旋塞0.907攪拌器軸、泵等封液填料函,以每英3真空管道的流導寸軸直徑計普通填料函,以每英寸軸直徑計在選擇真空泵時(shí),除真空容器被抽氣量外,安全閥或破真空的設施,以每英寸計0.454另一重要參數為真空泵的抽氣壓力,其大小決定對于真空容器,一般保守估算時(shí)采用(1)法著(zhù)系統的真空度。真空泵入口的壓力應根據工藝計算值,或(2)法的查圖值,再加上(3)法所容器的真空度要求和真空容器與真空泵之間管道得管件泄漏量之值?；蛘?采用(1)法計算值或的壓力降來(lái)確定。為使真空管道的壓力降在允許(2)法查圖值的兩倍,即得該真空系統的空氣泄的范圍內,必須核算管道的管徑。此處采用真空管道流導來(lái)核算管徑,現以圖1中真空容器出口漏量。對于帶有采用普通軸封的攪拌器,其空氣泄(1點(diǎn))與真空泵入口(2)之間的管道為例計算。漏量應為每個(gè)攪拌器增加5b/h(2.27kg/h),如3.1定義14采用特殊良好密封,此值可為1~2l/h(0.45抽氣速率S1是指單位時(shí)間內真空泵在其人口0.90kg/h)。壓力下從系統中抽走的氣體體積,其計算式如下2.12被抽出的工藝物料氣量S2=17.325Wa7/(P2M化工生產(chǎn)中,真空容器被抽氣體除泄漏的空式中,S2為真空系統2點(diǎn)處抽氣速率,Ls;P2為氣外,主要還包括工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生與系統中真空系統2點(diǎn)處的壓力,mmHg;T為被抽氣體的的液體處于平衡狀態(tài)的物料蒸氣。物料蒸氣量的溫度,K;M為被抽氣體的平均分子量。計算如下:真空泵的氣體流量Q為入口抽氣速率與人口由拉烏爾定律2可知,對于混合溶液中的某壓力之積。組分,其在氣相中的分壓為:真空系統某點(diǎn)的抽氣速率與氣體流量的P,=P x關(guān)系式中,P1為各組分的分壓,mmHg;P為純物質(zhì)的Q=S1×P1=S2XP2飽和蒸氣壓,mmHg;x1為液體中各組分的摩爾式中,Q為氣體流量, mmHg Ls;S1為真空系統分數。1點(diǎn)處抽氣速率,Ls;P1為真空系統1點(diǎn)處的壓由上式可得出:被抽氣體中,物料蒸氣的分力, mmHg壓P料=∑P,抽真空時(shí),真空容器的絕對壓力P真空系統兩點(diǎn)間的氣體流量:為P物料和P氣之和,故P空氣值可得Q=(P1-P2)×C=AP×C物料氣量按下式計算:式中,C為真空系統1點(diǎn)與2點(diǎn)間管道流導,L/s物料=W空氣(M物料P物料)/(M空氣P空氣)(1)△P為1點(diǎn)與2可道壓十式中,W物料為物料蒸氣,kg/h;W絲氣為空氣泄漏上式即是真中國煤化工式,表示量,kg/h;M的為物料蒸氣平均分子量;M2氣為空真空系統中氣體CNMH與,是確定2011,21(6)馬紅芳等真空系統的工藝計算管道阻力降滿(mǎn)足要求的重要參數。在真空系統管路中的氣流可分為3種基本流動(dòng)3.2計算狀態(tài),見(jiàn)表3。3.2.1氣流的基本狀態(tài)表3流型的劃分方法及判斷流型影響因素克魯曾數vr粘滯流出現于氣體壓力較高(絕對壓力高于10-3mmHg),分子間作用力影響流體流動(dòng)Lr<0.01分子流出現于管內壓力很低(絕對壓力低于106mmHg),分子與管壁碰撞是影響流體流動(dòng)的主要因素r>1.0過(guò)渡流介于粘滯流和分子流之間0.o10.10.0680.8110ˉ3mHg,故氣流流型基本為粘滯流。100.843.2.2計算0.210.91(1)粘滯流流導用泊肅葉( Poiseuille)公式:0.60.280.950.80.0.97Cr=adP/(3059000.98對于20℃的空氣0.54Cva = ad P, /(5506uL)表5克魯曾數的校正系數(2)分子流流導用克魯曾公式:Cn=a⑦M(jìn)/(26250L)0.010.81對于20℃空氣:0.82C=ad/(8258L)(3)過(guò)渡流流導用從泊肅葉公式推導出簡(jiǎn)0.89式為C=C,+2c0.96對20℃的空氣:0.97Ci =C,+2c1000.99式中,C,為粘滯流流導,L/s;C.為20℃空氣粘并聯(lián)管道流導滯流流導,L/s;Cu為分子流流導,L/s;Cp為C=C1+C2+C3+……20℃空氣分子流流導,Ls;C1為過(guò)渡流流導,L在進(jìn)行流導的計算時(shí),主要是確定系統的壓8;C為20℃空氣過(guò)渡流流導,Ls;T為絕對溫力降要滿(mǎn)足工藝要求。而與壓力降密切相關(guān)的則度,K;M為分子量;P為平均壓力,mmHg;M是此段管道的管徑,因此,在計算過(guò)程中,首先為粘度,cP;D為管內徑,mm;L為管長(cháng),m;a確定此段管道允許的壓力降△P,通過(guò)式Q=△Px為克勞辛( Clausing)系數,其值見(jiàn)表4(D為管C得到管道的最小允許流導C值。然后假定此管段內徑,m;L為管長(cháng),m);Z為校正系數,是克魯的管徑d,判斷流型、計算流導C,如C,≥C,則曾數/r的函數,其值見(jiàn)表5。管徑合適,如CC,所以管徑應取大于等空氣的量:于80mm滿(mǎn)足流導要求2-PY的量4.4選泵W1=80.2kg/h(當量空氣)采購真空一真空泵輕組分的量:aYH影下轉第46頁(yè))46CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設計2011,21(6)36.3968kt,而以高鈦渣為原料和含有鈦渣冶煉的η、T的數值高于硫酸法的數值,從產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)氯化法排碳量分別為13331kt和16.25kt,硫酸的角度考量,氯化法比硫酸法具有生態(tài)的優(yōu)勢。法的排碳量分別是氯化法的273和2.24倍。2)若硫酸法副產(chǎn)的硫酸亞鐵能得到有效利633生態(tài)效率用,當作副產(chǎn)品出售,它的生態(tài)效率指標與以鈦從表3、5、8可見(jiàn),氯化法生態(tài)效率的η、渣為原料的氯化法的生態(tài)效率三大指標ηn、n、η、η值均高于硫酸法。η為1.66-5.7倍,η。η的距離在縮小,甚至能耗效率η。為0804比氯為0.97~5.9倍,η為24-8.7倍?；ǖ?.784略高,硫酸法只要能把如石膏等廢棄7結語(yǔ)物轉化為產(chǎn)品,像德國薩其賓工廠(chǎng)那樣,就能有效提高生態(tài)效率η、η、η值,則硫酸法仍有發(fā)(1)從產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)的角度界定企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)展空間。品,在生態(tài)效率理論的基礎上定義了鈦白粉生產(chǎn)的資源效率、能源效率和環(huán)境效率。硫酸法與氯參考文獻化法相比,投人物料多,排放碳的數量多。又從1周?chē)?彭昊,曹風(fēng)中.循環(huán)經(jīng)濟和工業(yè)生態(tài)效率指標生態(tài)效率指數η、η。、n來(lái)分析,氯化法的η、體系[冂].城市環(huán)境與城市生態(tài),2003,16(6):20l(收稿日期2011-05-18)(上接第21頁(yè))若采用普通2x1.5mm2儀表電纜,長(cháng)度在300m控制盤(pán)之間信號傳輸中采用,在工程設計時(shí)應充以下的繼電器信號回路的電纜電阻應小于10Ω,分注意電纜抗分布電容設計的采用,所采用元器其數值遠低于繼電器線(xiàn)圈電阻,線(xiàn)路壓降一般不件的參數(包括功率等)都應反復試驗,保證信會(huì )影響24vDC繼電器的正常工作,而采用直流回號控制回路連續與正常運行。路就不存在線(xiàn)路分布電容的問(wèn)題。所以筆者認為在信號輸入回路設計中應慎用交流供電與交流繼參考文獻電器,從而完全避免電纜分布電容對信號繼電器1Tcw/0-2009,國家電線(xiàn)電纜質(zhì)量監督檢驗中心技術(shù)規的影響。范.計算機與儀表電纜〔S〕(2)在過(guò)程控制領(lǐng)域,電纜的分布電容主要2 Instrumentation Cables Partl. Specification for polyethylene in出現在長(cháng)距離、粗導線(xiàn)、交流供電的信號控制回3鄭玉東.通信電纜〔M〕.北京:機械工業(yè)出版杜,1982路,尤其會(huì )在一些成套設備的現場(chǎng)控制盤(pán)與電氣(收稿日期2011-08-04)········分··一·一···必··心必山心.。心心心心(上接第12頁(yè))的抽氣量為1834kg/h(當量空氣),其中空氣泄參考文獻漏量為21.6kgh,其人口壓力為10mmHg,此外化學(xué)工業(yè)部化學(xué)工程設計技術(shù)中心站.化工單元操作設計還應注明被抽氣體的溫度、組成、各組分的分子手冊(中冊)(內部使用).1987量等,以便真空泵廠(chǎng)家進(jìn)行相應的計算。2天津大學(xué)物理化學(xué)教研室.物理化學(xué)[M].北京:高等教育出版社,19915結語(yǔ)3 Jame S R. Cenney, James在真空系統的工藝計算中,一般涉及到被抽達道安等.真空設計手冊[M].北京:國防工業(yè)出版氣量、溫度、壓力等參數,只有對這些參數進(jìn)行充分、全面考慮,才能選擇合適的真空泵,確保5王繼常.真空系統設計[M].沈陽(yáng):東北大學(xué)出版設計的真空系統在裝置生產(chǎn)過(guò)程中正常運行。社,2002中國煤化工1-08-22)CNMHG