沈阳化工大学学士学位设计说明书 20 参考文献
算。生产过程中所产生的化学热效应与物理变化热效应会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度条件下进行则需要环境对生产系统有热量的加入或放出，对于新车间设计，热量衡算是在物料衡算的基础上进行的。通过热量衡算，可以确定传热设备的热负荷，即在规定时间中加入和移出的热量，从而确定传热剂的消耗量，选择合适的传热方式，计算传热面积。热量衡算和物料衡算相结合，通过工艺计算，可以确定设备的工艺尺寸，如设备的台数，容积，传热面积等参数。
2.6.2热量衡算及所需的热质的量
在解决实际问题中，热平衡方程为：
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
式中：Q1——各股物料带入的热量
Q2——加热剂（或冷却剂）传给设备和物料的热量 Q3——各种热效应，如反应热，溶解热等 Q4——各股物料带走的热量 Q5——消耗在加热设备上的热量 Q6——热损失
水的比热为4.2KJ/（Kg·℃） 乙烯的比热为2.3KJ/（Kg·℃）
引发剂和助剂的平均的比热为2.7KJ/（Kg·℃） 总热损失（Q5+ Q6）为反应热的10%
1.聚合釜的热量衡算 氯乙烯 水
聚 合 聚乙烯 引发剂和助剂 釜 25 ℃ 水 18 ℃
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Cp1=4.2×（100/146.3）+2.3×（46.3/146.3）=2.71 KJ/（Kg·℃）
Cp2=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·℃）
Q3=911.46KJ Q1=Cp1×m×t1
Q4=Cp2×m×t2 Q5+ Q6= Q2×10%
利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符号为负）可求得： Q2=829.4KJ
2.碱中和的热量衡算 聚乙烯 聚乙烯 碱18℃ 水 水 中和 NaOH溶液 釜 杂质 25 ℃
Cp1=2.7×（124.4/146.3）+2.9×（15/146.3）+2.3×（6.9/146.3）=2.7 KJ/（Kg·℃）
Cp2=2.7×（131.7/146.3）+2.9×（10/146.3）+2.3×（4.63/146.3）=2.67 KJ/（Kg·℃）Q3=10.5×4.3868×73=0.5347KJ Q1=Cp1×m×t1
Q4=Cp2×m×t2 Q5+ Q6= Q2×10%
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利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符号为负）可求得： Q2=0.495KJ 2
旋风干燥床热量衡算
聚乙烯 聚乙烯 旋风25℃ 水 水 干 易挥发杂质 燥 杂质 床
40℃
Cp1=2.7×（131.7/146.3）+2.9×（10/146.3）+2.3×（4.63/146.3）=2.67KJ/（Kg·℃）
Cp2=2.7×（136.4/146.3）+2.9×（7/146.3）+2.3×（3.24/146.3）=2.69 KJ/（Kg·℃）Q3=34.43KJ Q1=Cp1×m×t1
Q4=Cp2×m×t2 Q5+ Q6= Q2×10%
利用Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（Q2符号为负）可求得： Q2=31.6KJ
第5章 设备选型
5.1 选型原则
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1.满足工艺要求
设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求，力求做到技术上先进，经济上合理，亦即选用的设备能与生产规模相适应，并应获得最大的单位产量；能适应产品品种变化的要求，并确保产品的质量；能降低劳动强度，提高劳动生产率；能降低原材料及相应的公用工程（水，电，气）的单耗；能改善环境保护，设备制造较易，材料易得，操作及维修保养方便。
设备选择时，要能完全满足上述方面的条件是相当困难的，但一定要参照上述几个方面对拟采用个设备进行详尽地比较，并拿出最佳的方案来。
2.设备成熟可靠
作为工业生产，不允许把不成熟或未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能要可靠，设备材质也要可靠。对从国外引进的设备，同样必须强调设备及其所采用材质的可靠性，特别对生产中的关键设备，一定要在充分调查研究和对比的基础上，作出科学的选定。
3.尽量采用国产设备
在设备选型时应尽量采用国产设备，这样不仅可以节约外汇，而且可以促进我国机械制造工业的发展。当然根据条件和可能，引进少量进口装置或关键设备也是不要的，但同样必须坚持设备先进可靠，经济合理，并应考虑在引进的基础上如何消化吸收以及仿制工作[6]。
5.2 关键设备选择
5.2.1 釜的计算
对于连续反应釜
V?Vh???nm??[6]
(3-1)
式中： Vh——每小时处理的物料量
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τ——反应所需的时间 n——设备备用系数
?——装料系数
（1）聚合釜的主要参数 氯乙烯悬浮聚合采用的是釜式聚合反应器。聚合釜的材质有复合钢板、全不锈钢和搪瓷三种。
聚合釜的趋势是大型化，国内普遍采用的是33m3复合钢板釜。国外采用的聚合釜容积更大，如日本采用127m3聚合釜。
（2）聚合釜的传热 聚合的传热能力在相当程度上意味着釜的生产能力。聚合釜的传热能力可以用下式表示：
Q=KA△tm
式中 Q——传热能力或传热速度/（kJ·h）;
A——传热面积/㎡；
K——传热系数/[W/（㎡·K）] △tm——传热温差/℃
提高传热能力的途径有三个：一是增大传热面积；二是提高传热系数；三是增大传热温度差。
①传热面积 影响聚合釜传热面积的因素有聚合釜的高径和容积。
高径比 高径比（aspect ratio）等于L/D。高径比越大（瘦长型），则釜的传热面积越大；L/D=1时，釜的传热面积最小。
高径比的大小不仅影响釜的传热面积，还影响搅拌器的安装。按日本日立公司的观点是，当釜的容积小于30㎡时，传热面积是主要矛盾，因此L/D应大些；当釜的容积大于30㎡时，搅拌器是主要矛盾，因此L/D应小些。按神钢法德拉的观点是，无论多大的釜，搅拌器是主要矛盾，因此，L/D要小些。我国的观点与日立公司的观点基本相同，一般L/D在1.5～4左右。
比传热面积 聚合釜的传热面积大小，随釜容积的增加而减小。一般用单位体积的传热面积，即比传热面积A/V（m2/m3）表示。如当L/D=1.2时，存在A=4.77V0.65关系,若将容积为14m3的釜放大到50 m3,后者的比传热面积将下降为前者的37%。
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