工艺设计要点二十四点

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1、工艺设计要点之一：物性数据某些工程设计实践经验是十分宝贵的。听说某资深工程师在现场转一转，瞄着一根管线和旁边流量计的读数，就能估算出其压降来，不超过5%误差；不要做什么复杂的计算，就能目测出容器的大概尺寸；向裸管上吐一口唾沫，能估计出其表面温度；这些专业特技绝活非一日之功，都是经过长期的实践和体会摸索得来的。除了已经定式的一些概念、数据之外，肯定还有一些简便的算法、规则在其脑海里。但要强调的一点是，这些经验公式只是用于估算，在某些场合下不能替代严格设计计算。它只适用于远离设计本部的施工现场，手头又没

2、有严格正规的设计计算程序、手册。这时，凭经验和这些设计要点可以省却很多时间。实际工程经验的积累是从一个普通工程师到资深工程师的转折点。对一个化学工程师来说，实际工程经验是十分重要的。估算在某些时候、某些场合要比严格计算更加实惠、便捷。在以后不定期刊发的“工艺设计要点之...”系列选辑中，将汇编一些工程设计中常见的数据、图表和关联式。希望广大设计人员，尤其是工艺系统工程师们搜集工作中的点滴经验、体会，贡献出来，取长补短，共同提高我们的设计水平的技能。本期从几个方面陈列一些常用的工程数据，供化学工程师参

3、考。常用物质的物理性质数据物性单位水有机物液体蒸汽空气有机物气体热容kJ/kg-oC4.21.0～2.52.01.02.0～4.0密度kg/m31000700～13001.29@STP见下式潜热kJ/kg1200～2100200～1000导热系数W/m-oC0.55～0.70.1～0.20.025～0.070.025～0.050.02～0.06粘度cP1.8@0oC0.57@50oC0.28@100oC0.14@200oC随温度变化0.01～0.030.02～0.050.01～0.03普兰德数1～1

4、510～10001.00.70.7～0.8Prandtl数表示流体物性对传热的影响。有机物液体密度与温度的关联式：ρL∝(Tc-T)0.3有机物气体密度可按下式计算：ρG=(MW×P)÷(Z×R×T)水的沸点是压力的函数：Tbp(oC)=(压力MPa×109)0.25其他常用的工程常数：在空气中的声速=346m/s光速=3.0×108m/s重力常数=980.665gmcm/gfs2阿佛迦德罗常数=6.02×1023/mol普适气体定律常数R=1.9872gcal/gmolK=8.31434J/mol

5、K=8.31434m3Pa/molK质-能关系=8.99×1016J/kg=913.5MeV/u介电常数=8.85×10-12F/m=1.26×10-6H/m普朗克(Planck)常数=6.63×10-34Js=4.14x10-15eVs波尔兹曼(Boltzmann)常数=1.38×10-23J/K=8.62×10-5eV/K元素电荷=1.60×10-19C电子静质量=9.11×10-31kg质子静质量=1.67×10-27kg玻尔(Bohr)半径=5.29×10-11m玻尔(Bohr)磁子=9.2

6、7×10-24J/T=5.79×10-5eV/T其他常见的无因次数群：雷诺数(Reynolds)表示惯性力与粘滞力之比；普兰德数(Prandtl)表示流体物性对传热的影响；施密特数(Schmidt)表示流体物性对传质的影响；努塞尔数(Nusselt)表示给热系数；欧拉数(Euler)表示压差；马赫数(Mach)表示线速与声速之比；施伍德数(Sherwood)表示传质系数；史坦顿数(Stanton)表示传递热量与流体热容量之比；韦勃数(Weber)表示惯性力与表面张力之比；弗鲁德数(Froude)表示

7、重力对流动过程的影响；伽利略数(Galileo)表示重力与粘滞力的关系；格拉斯霍夫数(Grashof)表示自然对流对传热的影响；路易斯数(Lewis)表示物性对传热和传质的影响；彼克列数(Peclet)表示总体传热量与扩散传质量之比。工艺设计要点之二：精馏塔和管壳式换热器精馏塔1。填料塔：(a)根据每米填料层高度的压降，来判断是否会液泛。通常每米填料的液泛压降为0.017～0.025Kg/cm2(b)而在载点以下操作，则是正常稳定的操作条件。通常每米填料的载点压降为0.0043～0.009Kg/cm

8、2在此操作条件下的填料等板高度HETP是最低的，也即分离效率最高。2。由于风载和地基等原因，塔的高度一般不超过53米。3。对于小于900mm直径的小塔，通常采用填料塔。这是基于小直径板式塔制造费用高昂的考虑。4。典型的全塔效率通常在60～90%之间。5。通常筛板塔盘间距为300～400mm；真空塔盘间距为500～750mm。如果考虑方便维修，相应的板间距要大一些，机械设计上的最低要求为460mm。管壳式换热器1。换热介质的流向配置：(a)将腐蚀性强的流体安排在管内，这