安徽建筑工业学院本科生毕业设计
xpvc=27577.2/73229.1=0.377 xH2O=38541.2/73229.1=0.526
∴Cm=∑xici=0.38×0.097+0.44×0.377+0.998×0.526 =0.728 Kcal/ kg·℃ ② 悬浮液的平均粘度μm μm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4
式中：∮s为分散相体积分率 μ为反应温度下水的粘度 μ50℃水=0.5494×10-3mPa·s μ60℃水=0.4688×10-3mPa·s 内差法得μ57℃水=0.4930×10-3mPa·s μm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4
=[1+0.5(0.142+0.199)] ×0.4930×10-3/[1-(0.142+0.199)]4 =3.060×10-3mPa·s
近似认为釡内壁温度为夹套冷却水温度
t进=7℃ t出=12℃ ∴t平均=9.5℃ μ0℃水=1.7921×10-3mPa·s μ10℃水=1.3077×10-3mPa·s 内差法得：μ9.5℃水=1.3319×10-3mPa·s μm=（1+0.5∮s）μ/（1-∮s）4
=[1+0.5(0.142+0.199)] ×1.3319×10-3/[1-(0.142+0.199)]4 =8.266×10-3mPa·s ③ 其它参数的确定 搅拌转数：N=97.5rPm 釡内径： T=3810mm=3.81m
取桨叶直径：D=0.5T=0.5×3.81=1.905m ∴釡内壁给热系数αi
αi= A·(λm/T)·(ρm·N·D2/μm)a·(Cpm·μm/λm)b(μb/μw)c 1. =0.37×
（
0.3856/3.81
）
×[1047.1×
（
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97.5/60
）
年产3万吨聚氯乙烯聚合车间工艺设计
×1.9052/(3.059×10-3×10-3)]0.67×(0.728×3.059×10-3×10-3×3600/0.3856)0.33×(3.059×10
-3
/8.266×10-3)0.14
=15919.6 Kcal/ hr m℃
(2) 釡外壁给热系数α0的计算
α0=0.023·（λ/De）·（De·ω·ρ/μ）0.8（Cp·μ·3600/λ）0.4·（1+1.77 De/Rj） 式中：De：螺槽的当量直径； Rj：夹套的曲率半径； ω：冷却水在夹套中的流速 ① 夹套冷却水流速ω的计算 Q夹=K夹·F夹·△tm
=510×80×47.5=1.938×106 Kcal/ hr
Q夹=W夹·Cp·△t （W夹为冷却水流量） Cp0℃=4.212 kJ/kg·℃ Cp10℃=4.191 kJ/kg·℃ 内差法得：Cp9.5℃=4.192 kJ/kg·℃=1.001 Kcal/ kg·℃ ∴W夹= Q夹/ Cp·△t=1.938×106/1.001×（12-7） =0.3872×106 Kcal/ hr 9.5℃下，ρH20=999.71 kg/ m3
∴冷却水的体积流量为：Q=0.3872×106/999.71=387.3 m3/ hr ∴冷却水的流速：ω=体积流量/截面积= Q/（πr2/2）
=387.3/[3.14×3600×(0.1/2)2/2] =27.41m/s
② 螺槽的当量直径De的计算 De=4×液体流过的面积/液体润湿周边
=4×3.14×(0.1/2)2/2/2×（3.14×0.1/2+0.1）=0.0611m 夹套的曲率半径Rj
Rj=0.1143/2×2+3.81/2+（0.033+0.003）=1.9696m ③ 冷却水的Cp，λ，μ值
Cp9.5℃=1.001 Kcal/ kg·℃ μ水9.5℃=1.3319×10-3mPa·s λ0℃=55.13×10-2w/m℃ λ10℃=57.45×10-2w/m℃
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内差法得：λ9.5℃=57.33×10-2w/m℃=49.3×10-2 Kcal/ hr m℃ ∴釡外壁给热系数α0 α0=0.023×
（
49.3×10-2/0.0611
）
×[0.0611×27.41×999.71/
(1.3319×10-3×10-3)]0.8×[1.001×1.3319×3600×10-3×10-3（/49.3×10-2）]0.4×(1+1.77×0.0611/ 1.9696)
=584217.84 Kcal/ hr m℃ (3) 釡壁热阻的计算
碳钢层厚：δ1=33mm λ1=45 Kcal/ hr m℃ 不锈钢层：δ2=3mm λ2=15 Kcal/ hr m℃ 粘釡物：δ3=0.1mm λ3=0.14 Kcal/ hr m℃ 水垢厚：δ4≤0.2㎜ λ4=1.5 Kcal/ hr m℃ ∑δ/λ=（33/45+3/15+0.1/0.14+0.2/1.5）×10-3 =1.78095×10-3 hr m2℃/ Kcal (4) 夹套传热系数K 1/k=1/αi+1/α0+∑δ/λ
=1/15408.15+1/584217.84+1.78095×10-3 解得：K=541.25 Kcal/ hr m2℃＞510 Kcal/ hr m2℃ 综上物料衡算中的K取值510 Kcal/ hr m2℃是可行的
2.2.2沸腾床的热量计算
(1) 内热式沸腾床示意图
图7 内热式沸腾床
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(2) 已知相关数据
湿物料进口温度：θ1=50℃（含水25% ） 产品PVC出口温度：θ3=40℃（含水0.3% ） 湿物料在第Ⅴ室的出口温度：θ2=55℃ 热风的入口温度：t1=85℃
热风经沸腾床Ⅰ到Ⅴ室出第Ⅴ室温度：t2=60℃ 第Ⅵ室冷风温度：冬季：进口-15℃ 出口：0℃
夏季：进口20℃ 出口：35℃
热水入口温度：90℃，经Ⅰ到Ⅴ室出口温度：80℃ 其中：热空气提供的热量是干燥所需总热量的的15%
热水提供的热量是干燥所需总热量的的85% 冷风用量占热风用量的1/5（体积流量） 第Ⅵ室通冷却水进口温度：20℃
出口温度：30℃
单位面积的风量是相等的
PVC绝干物料进料为：4166.34kg/hr H2O：1389kg/hr
共计：4166.34+1389=5555.34kg/hr
厂址的气温为：夏季平均气温：25℃，平均相对湿度：65%
冬季平均气温：-13℃，平均相对湿度：53%
(3) 热量衡算 ① 干空气用量的计算 A.被蒸发的水分质量
公式：ω=G1·（ω1-ω2）/（1-ω2）
式中：G1：湿物料进沸腾床流量 G1=5112.23 kg/ hr ω1：干燥前湿基含水量 ω2︰干燥后湿基含水量 ω1=25% ω2=0.3%
∴ω=5555.34×（25-0.3）/（100-0.3）=1376.30 kg/ hr 因由已知有15%的热量由空气提供 ∴有15%的水分被热风干燥
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ω×15%=1376.30×0.15=206.45 kg/ hr B.空气湿度的计算
湿度公式：H0=0.622∮Ps/（P-∮Ps） 其中以P=760mmHg计算 式中：∮：相对湿度； Ps：饱和蒸汽压
冬季：在-13℃时，Ps=1.486mmHg
∴H0=0.622×0.53×1.486/（760-0.53×1.486）=6.45×10-4 kg/ kg绝干气 夏季：在25℃时，Ps=23.76mmHg
∴H0=0.622×0.65×23.76/（760-0.65×23.76）=0.0129 kg/ kg绝干气 C.热量计算
a.蒸发出的水分吸热公式如下： 公式：θ=w（I2-I1） 60℃时， I2=622.5Kcal/kg 50℃时， I1=50.0Kcal/kg
∴Q1=13769.30×（622.5-50）=787931.75Kcal/ hr b．物料升温 50℃到55℃ 公式：θ=M·C·Δt t平均=（55+50）/2=52.5℃
Cp,PVC平均=0.44 Kcal/kg·℃ Cp，H2O平均=0.9974 Kcal/kg·℃ QPVC=4166.34×0.44×（55-50）=9165.95Kcal/ hr
QH2O=（1389-1376.30）×0.9974×（55-50）=63.33 Kcal/ hr ∴Q2= QPVC +QH2O=9165+63.33=9229.28Kcal/ hr c. VCM升温，汽化吸热 Q=m·ΔH+ m·Cp·Δt
式中：ΔH为汽化热，Cp为比热
50℃到60℃, VCM平均汽化热为65.0 Kcal/kg VCM脱除为0.601 Kcal/ hr CpH2O=0.372 Kcal/kg·℃
∴Q3=0.756×65.0+0.756×0.372×（60-50）=51.95Kcal/ hr
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