科 目 : 化 工 製 程 計 算 A. 蒸 餾 塔 內 件 計 算 與 設 計 : 初 級 化 工 製 程 工 程 師 檢 定 考 古 題 簡 答 題 :. 蒸 餾 塔 內 件 常 見 的 型 式 有 塔 板 散 堆 填 充 物 (Random Packing, 以 及 規 整 填 充 物 (Structured Packing 等 三 大 類 請 列 表 說 明 選 用 要 考 慮 的 因 素, 並 簡 述 三 大 類 在 每 個 因 素 之 相 對 優 缺 點. 塔 板 常 見 的 型 式 有 篩 板 泡 罩 板 浮 動 閥 板, 以 及 固 定 閥 板 請 列 表 簡 述 每 種 型 式 之 特 性 及 其 適 用 場 合 申 論 題 : 請 參 閱 附 件 之 附 圖 一 : 廢 水 回 收 控 制 圖 附 表 一 : 廢 水 回 收 塔 模 擬 結 果 T- 各 板 之 溫 度 壓 力 流 量 物 性 上 述 廢 水 含 有 微 量 聚 合 物, 有 輕 微 結 垢 傾 向 說 明 但 不 必 寫 出 計 算 式, 也 不 必 計 算 :. 要 計 算 那 幾 板 ( 理 論 板 數?. 使 用 塔 板 或 散 堆 填 充 物 或 規 整 填 充 物, 那 一 種 比 較 適 合? 3. 如 何 設 計 篩 板 (Sieve Tray 塔 板 之 塔 徑 塔 板 間 隔 塔 板 厚 度 出 口 堰 高 度 及 長 度 篩 孔 大 小 及 數 量 降 液 板 下 間 隙 等? 要 考 慮 那 些 原 則 ( 例 如 液 氾 Flooding? B. 換 熱 器 計 算 與 設 計 : 簡 答 題 :. 請 說 明 固 定 管 板 式 (Fixed Tubesheet 熱 換 器 之 優 缺 點 為 何?( 各 兩 點. 請 說 明 Impingement Plate 的 功 能 為 何? 另 依 TEMA( Standards of the Tubular Exchanger Manufacturers Association 之 規 範 哪 些 情 況 下 是 必 需 裝 設 的? 3. 請 說 明 Baffle 的 功 能 為 何? 4. Shellside 走 單 相 流 體 (Liquid or Gas, 採 理 想 的 Baffle Cut & Baffle Spacing 設 計, 其 Cross Flow Velocity 與 Through Baffle Cut Velocity 之 關 係 應 為 何? 5. 一 個 熱 交 換 器 基 本 設 計 之 總 熱 傳 管 數 需 求 為 600 支 且 採 6 Passes 設 計, 如 每 Tube Pass 之 最 大 管 數 偏 差 訂 為 5%, 今 細 部 設 計 排 列 每 Pass 之 Tube 分 別 為 94, 9, 06, 08, 96 & 04, 上 述 之 排 列 哪 些 不 符 合 基 本 設 計 之 要 求, 請 簡 述 說 明 第 頁
計 算 題 : Waste Liquid Recovery Tower BTM 之 Waste Water 需 送 至 廢 水 廠 處 理 ( 參 見 流 程 圖, 由 於 溫 度 高 需 設 置 一 座 冷 卻 器 (H-9, 溫 度 由 94 冷 卻 至 40, 請 設 計 一 座 Shell & Tube Heat Exchanger 冷 卻 器 (Shell ID 請 以 400mm 為 初 始 計 算 值, 使 其 Design Factor 至 少.0,Waste Water 走 Tubeside 採 Passes,Cooling Water 走 Shellside, 並 請 詳 列 以 下 參 數 之 計 算 過 程 :. LMTD Correction Factor(F,. LMTD, 3. Tubeside 之 熱 傳 係 數 (h i, 4. 總 熱 傳 係 數 (U 5. Design Factor 相 關 資 料 說 明 如 下 :( 其 餘 參 考 附 件.~ 4.. Waste Water Rate : 7,006 kg/h ( 物 性 請 參 考 Material Balance Stream S8 & S9. Cooling Water Rate : 63,000 kg/h (Inlet Temp. 33 3. Shellside 之 熱 傳 係 數 (h o 定 為,000 kcal/h-m - (Shellside 不 設 Impingement Plate 4. Tube OD = 5.4 mm (Do 5. Tube Pitch = 3mm 6. Tube Length = 3,000 mm (L 7. Tube Thickness = mm (x 8. Tubesheet Thickness = 60 mm 9. r o = 0.0005 m -h- /kcal (Shellside 之 Fouling Factor 0. r i = 0.0005 m -h- /kcal (Tubeside 之 Fouling Factor. k m = 8.9 kcal/h-m- (Tube Thermal Conductivity 第 頁
附 件. 管 側 之 熱 傳 計 算 公 式 Re D i G t G t : mass velocity (w/a t W : mass flow rate a t : tube side flow area N : number of tubes n : number of tube passes D i : tube internal diameter μ: viscosity (cp = 0.00kg/m-s. for laminar flow (Re<,00 hi Di k 0.4 D 4.86 Re Pr.86 i Wnc L w kln w h i : 管 側 之 熱 傳 係 數 L : tube 長 度 k : tubeside 流 體 之 熱 傳 導 係 數 c : heat capacity μ w : tube 壁 溫 之 viscosity ( 定 同 μ. for turbulent flow (Re>0,000 0.4 hi Di k 0.33 0 0.8 c.03 Re k w 0.4 3. for transition zone (,00<Re<0,000 hi cg t 0.66 0.66 0.66 0 Re 5.6 Re Di c L k w 0.4 第 3 頁
第 4 頁 附 件. 總 熱 傳 係 數 公 式 avg o m i o i o i o i o D D k x D D r r D D h h U LMTD 計 算 公 式 ( ( ln ( ( t T t T t T t T LMTD 熱 傳 面 積 計 算 公 式 D L A o 熱 交 換 量 計 算 公 式 ( ( ln ( ( ( t T t T t T t T D L UF Q o
附 件 3. LMTD Correction Factor 計 算 (F P t T T R t t t T t 第 5 頁
附 件 4. 管 數 數 量 表 第 6 頁
C. Vessel 計 算 與 設 計 :. 請 寫 出 0 項 Vessel 基 本 設 計 規 格 書 中 應 包 含 之 項 目. 請 寫 出 液 體 的 Hold Up Time 與 Surge Time 分 別 是 指 Vessel 中 的 液 位 由 哪 個 位 置 到 達 哪 個 位 置 的 時 間 ( 請 注 意 : 順 序 必 須 正 確 3. 氣 液 分 離 槽 的 目 的 是 將 液 滴 從 氣 相 中 分 離, 請 寫 出 三 種 常 用 的 分 離 方 法 ( 提 示 : 靠 什 麼 力 分 離, 需 按 順 序 將 可 分 離 之 液 滴 粒 徑 愈 小 的 方 法 寫 在 愈 前 面 4. 下 圖 為 一 座 無 除 霧 器 之 橫 臥 式 氣 液 分 離 槽 的 示 意 圖, 請 寫 出 該 如 何 決 定 L min ( 請 利 用 下 列 名 詞 做 說 明 :L min ( 氣 體 進 出 口 管 嘴 最 小 距 離 U G ( 氣 體 水 平 速 度 H G (HLL 距 離 槽 頂 距 離 V t ( 液 滴 終 端 速 度 5. 有 一 股 氣 液 混 合 流 體, 液 體 流 量,000kg/h( 密 度 990kg/m 3, 黏 度 0.6cp ; 氣 體 流 量 5,000kg/h( 密 度 5kg/m 3, 黏 度 0.0cp, 被 送 進 一 座 裝 設 有 絲 網 除 霧 器 (Knitted Mesh Demister 之 直 立 式 氣 液 分 離 槽 分 離, 操 作 壓 力 為.0 kg/cm G, 試 計 算 : (. 液 滴 的 終 端 速 度 (Terminal Velocity ; m/s (. 絲 網 除 霧 器 所 需 的 最 小 內 徑 (mm 第 7 頁
相 關 公 式 列 舉 如 下 : 第 8 頁
D. 流 體 輸 送 計 算 與 設 計 : 請 依 廢 水 回 收 塔 控 制 流 程 圖 與 Material Balance 計 算 出 P-A/B:. 計 算 P-A/B 之 NPSHa,. 估 算 NPSHr 需 求 為 何 (NPSHr 必 需 小 於 多 少? 為 確 保 泵 浦 入 口 不 會 發 生 氣 蝕 現 象 於 採 購 泵 浦 時 需 NPSHr 要 求, 假 設 NPSHr 必 須 滿 足 如 下 的 基 準 ( < NPSHa 0.5m ; ( < NPSHa X 70%, ( 分 3. 計 算 出 口 管 線 的 雷 諾 數 (Reynolds Number, 4. 計 算 出 口 管 線 的 相 對 粗 糙 度 (Relative Roughness, 5. 計 算 出 口 管 線 與 管 件 的 壓 損, ( 管 線 的 Friction Factor 由 查 圖 求 得 6. 計 算 泵 浦 揚 程 (Head, 假 設 最 大 預 期 的 流 量 為 設 計 流 量 的. 倍 7. 計 算 ILV- 控 制 閥 之 差 壓, 假 設 此 控 制 閥 為 Single Plug 控 制 閥 的 自 身 壓 降 =0.77 kg/cm 計 算 過 程 所 需 的 相 關 資 訊 如 下 : Liquid Note Flow Rate kg/hr 4059 Density ρ kg/m 3 867 Viscosity μ cp 0.9 Vapor Pressure kg/cm 3.0 假 設 之 蒸 汽 壓 V- 高 程 (EL mm 000 V- 設 備 下 緣 位 高 P-A/B 高 程 (EL mm 500 泵 浦 中 心 位 置 P-A/B 入 口 管 線 in " Sch80S ( Pipe ID=49.5mm P-A/B 入 口 管 線 壓 損 kg/cm 0.085 P-A/B 出 口 管 線 in -/" Sch80S ( Pipe ID=38.0mm P-3A/B 出 口 管 線 長 度 m 40.0 P-A/B 出 口 管 線 粗 糙 度 mm 0. T- (Reflux 管 嘴 高 程 (EL mm 5000 P-A/B 回 T- 管 嘴 高 程 P-A/B 出 口 管 件 (fitting 的 K 值 7.746 K factor of Fitting P-A/B 最 大 預 期 的 流 量 kg/hr 4465 為 設 計 流 量 的. 倍 ILV- 控 制 閥 自 身 的 壓 損 kg/cm 0.770 Allowance for control valve itself FI-4 為 流 孔 板 流 量 計 kg/cm 0.60 設 計 流 量 時 的 壓 差 第 9 頁
計 算 過 程 所 需 的 相 關 公 式 如 下 : 64 64e 64 f Re Dv 4dv f : 磨 擦 係 數 (Friction factor f ( B A ( A C B A / D A.0x log( 3.7 Re / D B.0x log( 3.7.5A Re C / D.0x log( 3.7.5B Re NPSH (Net Positive Suction Head : 淨 正 吸 入 水 頭 (m 0( P P NPSHa SG P : 來 源 壓 力 (kg/cm g P vp : 流 體 蒸 氣 壓 (kg/cm ΔP f : 壓 損, 包 含 管 線 / 儀 表 / 過 濾 器 等 (kg/cm SG: 比 重 Relative Density (Specific Gravity Z : 來 源 設 備 最 低 液 位 高 程 (m Z inlet : 泵 浦 入 口 中 心 之 位 高 (m vp Pf ( Z Z inlet Two-K Mothod K=K/Re + K (+5.4/ID Reynolds Number, Re Dv Dv R 3. ' v: 平 均 流 速 (m/s D: 管 線 直 徑 (mm μe : 流 體 黏 度 (cp ρ: 流 體 密 度 (kg/m³ 3. 9 e e e dv 第 0 頁
Darcy rational relation for compressible flow : P 0.000336 fw 5 00 ft d V 管 線 內 流 體 的 平 均 流 速 v q A w A v : 管 線 內 流 體 的 平 均 流 速 (m/s, w : 流 量 ( kg/hr, D : 管 線 內 徑 (mm, A : 管 線 截 面 積, wv A ρ : 重 量 密 度 ( kg/m 3 Lockhart-Martinelli two- phase flow modulus P X P / / L L L G 0.5 Darcy s formula: L v D g h L ( pipe f L v v hl( Fitting _ and _ Valve ( f K D g g 管 線 與 管 件 壓 損 (m-liquid:h L = h L (Pipe + h L (Fitting + Valve 管 線 與 管 件 壓 損 (kg/cm = H L (m-liquid x density (kg/m 3 / 0000(cm /m H L : 壓 損 (m-liqiud, g : 重 力 加 速 度 ( 9.8 m/s/s, L : 管 線 長 度 (m, D : 管 線 內 徑 (mm, v : 管 線 內 流 體 的 平 均 流 速 (m/s, K : 抗 阻 係 數 (Resistance Coefficient, 含 Valve and Fittings 第 頁
Cavitation Index ( P ( P P Vap P 相 對 粗 糙 度 (Relative Roughness, ε/d ε: 粗 糙 度 (mm, D : 管 線 內 徑 (mm, Sonic Conditions Limiting Flow of Gases and Vapors : v Vs = Fluid sonic or critical velocity s c c p v 544 MW p 3. 460 t 68., ft/ sec Cp/Cv : Ratio of specific heats ρ : density of vapor 氣 體 密 度 (kg/m³ c c v P' Modified Froude Number: Fr=(UL/(gD 0.5 x (ρl/(ρl-ρg 0.5, Erosion _ Corrosion M WL WG WL WG L G U M U M M U G 5,000 U L U M W G WL 3600 G A 3600 L A P d (Pump Discharge Pressure = (. [Q m /Q d -0.] x F + P e + B / 0.95 P head = ( P d - P s x 0000 / density P CV = 0.05P d +. [(Q m /Q d -] x F + B P d : 泵 浦 出 口 壓 力 P e : 末 端 的 壓 力 ( 目 的 端 的 壓 力 +Static Head F : 管 線 壓 降, 含 過 濾 器 熱 交 換 器 靜 態 混 合 器, 或 其 他 元 件 等 P head : 泵 浦 的 揚 程 Q d : 設 計 流 量 Q m : 最 大 預 期 的 流 量 B: 控 制 閥 的 自 身 壓 降 (Allowance for control valve itself 第 頁
兩 相 流 各 流 態 的 Φ 值 Type Flow Froth or Bubble Plug Stratified Slug Annular Equation for Φ GTT 4.X W L / A 0.75 0. 7.35 X W L / A 0. 7 0.855 5,400X 0. W L / A 8 90 X W L / A 0.85 0. 5 (4.8 0.35d X (0.343 0.0d Baker Parameter B x W 53 W L G 0.5 LG /3 L L L /3 B y W.6 A G 0. 5 L G 第 3 頁
第 4 頁
E. 安 全 排 放 量 設 計 : 簡 答 題. 請 說 明 安 全 閥 種 類 有 哪 幾 種? 其 特 色 為 何?. 安 全 閥 之 安 裝 與 其 配 管 應 注 意 哪 些 事 項? 3. Rupture Disk 有 哪 幾 種? 哪 一 種 有 較 高 之 Operation Pressure Ratio? 計 算 題 4. 根 據 流 程 圖 可 以 將 T-, H-, H-, V- 視 為 同 一 系 統, 需 設 置 安 全 閥, 請 依 照 以 下 兩 個 造 成 過 壓 的 原 因 及 所 附 資 料 來 計 算 安 全 排 放 量 : External fire ; Cooling Water Failure 一. 假 設 設 備 基 本 設 計 資 料 如 下 : ( 以 下 設 備 無 灑 水 設 施 Equip. No. No. Head Type (Ellipse or Hemisphere Design Press. kg/cm G Design Temp. Diameter Height or Length Install. BTL EL+ Tube Channel Length Length (V/H Thickness of insulation o C mm mm mm mm H- Ellipse 6 85 800 3000 600 V 3,000 50 H- Ellipse 5 65 00 3000 650 H 5,800 0 T- Ellipse 6 85 900 800 V 5,000 50 V- Ellipse 5 65 500 3000 H,000 0 Reboiler(H-: 熱 傳 面 積 為 9m,U 值 為 743 Kcal/m h o C, 加 熱 熱 源 為 0 kg/cm G 飽 和 蒸 汽 (83.3 o C Condenser(H-: 橫 臥 式, 放 在 4 樓, 熱 傳 面 積 為 m,u 值 為 36 Kcal/m h o C, 冷 卻 水 溫 度 33 o C 蒸 餾 塔 (T-: 其 Normal Liquid Level 高 度 為 BTL+400mm Reflux Drum(V-: 橫 臥 式, 放 在 3 樓 第 5 頁
二. 物 性 相 關 資 料 :. 塔 底 為 廢 水, 計 算 時 其 物 性 可 以 視 為 Water 來 計 算. 塔 底 之 溫 度 與 壓 力 及 latent Heat 之 關 係 請 參 考 : 圖 -& 圖 - 3. 不 同 壓 力 下, 塔 頂 與 塔 底 相 關 資 料 如 下 : 塔 頂 相 關 物 性 資 料 塔 頂 壓 力 (kg/cm A 5.5 6 6.5 7 7.5 塔 頂 溫 度 43.8 46.4 48.8 5.0 53. Latent Heat Liq. kcal/kg 400 39 384 376 369 Density Vap. Kcal/kg o C 4. 4.6 5.0 5.4 5.8 MW Vap. 5.5 5.9 6. 6.5 6.7 塔 底 相 關 物 性 資 料 塔 底 溫 度 ( o C 56. 59.4 6.4 65.3 67.6 Density Vap. Kcal/kg o C.9 3. 3.4 3.7 3.9 MW Vap. 8. 8. 8. 8. 8. 第 6 頁
Vapor Pressure, kg/cm A Latent Heat of Vaporization, kcal/kg 圖 - Latent Heat of Vaporization of WATER 550 540 530 50 50 500 490 480 470 460 450 00 0 40 60 80 00 Temperature, o C 圖 - Vapor Pressure of WATER 0 9 8 7 6 5 4 3 00 0 0 30 40 50 60 70 80 90 Temperature, o C 第 7 頁
附 件 - : 在 API 50 有 將 Pressure Level 與 Pressure Relief Valve 之 關 係 整 理 如 下 : 第 8 頁
附 件 -: 安 全 閥 排 放 量 計 算 參 考 公 式 : Fire Case: 對 於 設 計 壓 力 5 psig 以 上 的 設 備, 於 火 災 情 況 下, 吸 熱 量 的 方 程 式 如 下 吸 熱 量 (Q 與 排 放 量 (W 的 方 程 式 : Q = 3760 F A 0.8 W = Q /λ ( 設 備 內 盛 裝 液 體 時 所 吸 收 之 熱 功 率,kcal/hr ( 受 熱 後 排 放 量,kg/hr Q = total heat absorption (input to the wetted surface F = environmental factor A = total wetted area λ: 疏 解 壓 力 下 液 體 之 Latent Heat,kcal/kg 受 熱 面 積 的 考 慮, 是 火 災 情 況 下 釋 壓 排 放 量 的 決 定 因 素 依 據 API 5 接 液 面 積 僅 需 考 慮 5 呎 以 下 高 度 由 於 設 備 的 安 裝 方 式 及 位 置 高 低 的 不 同, 此 接 液 面 積 的 計 算 大 致 有 下 幾 種 情 況 : 設 備 種 類 高 度 垂 直 安 裝 水 平 安 裝 Liquid-full All<760mm πd L +.084 x D x Vessel Surge Drum, etc. Tower TTL>760mm BTL<760mm BTL>760mm Btm<760mm (-Cos - ((760-BTL/D/0.5- π πd (L -760 +.084 x D x (πd L +.084 x D x.084 x D (πd L +.084 x D x x 75% NLL<760mm πd L x 85% +.084 x D NLL>760mm BTL<760mm πd (L -760 +.084 x D (-Cos - ((760-BTL/D/0.5- π x (πd L +.084 x D x BTL>760mm Btm<760mm.084 x D Btm tray <760mm NLL>760mm BTL<760mm BTL>760mm Btm<760mm πx D x NLL +.084 x D + πx D x N x Weir height (for tray tower πd (L -760 +.084 x D.084 x D Notes:. NLL : elevation of normal liquid level BTL : elevation of bottom tangent line TTL : elevation of top tangent line N : 比 760mm 低 的 塔 板 數. D: 設 備 內 徑 ;L: 設 備 長 度 (TL-TL 3. : 橢 圓 端 板 (Ellipse 面 積 為.084 x D 4. 熱 交 換 器 視 同 liquid-full vessel, 但 必 須 就 PSV 所 保 護 的 是 殼 側 或 管 側 分 別 計 算 其 接 液 面 第 9 頁
積 5. 對 於 非 滿 液 操 作 的 設 備 之 NLL, 在 上 述 的 計 算 中 採 較 保 守 的 原 則, 對 直 立 設 備 NLL=85% L, 對 水 平 設 備 NLL=85% D( 表 面 積 約 為 全 部 表 面 積 的 75% Environmental Factor (F 的 訂 定 : 環 境 因 子 (F 與 是 否 具 有 保 溫 材 料 或 灑 水 設 施 有 關, 一 般 原 則 : F =.0 : 表 面 無 保 溫 材 料, 亦 無 灑 水 設 施 F = 0.3 : 表 面 有 保 溫 材 料 或 灑 水 設 施 F = 0.5 : 兼 具 有 保 溫 材 料 及 灑 水 設 施 F. 儲 槽 設 計 : 簡 答 題. 請 說 明 對 於 有 機 液 體 的 常 壓 儲 槽 型 式 的 選 擇, 最 主 要 的 考 慮 因 素 為 何? 一 般 石 化 業 的 常 壓 儲 槽 最 常 用 的 型 式 有 哪 兩 大 類?. 常 壓 儲 槽 的 呼 吸 量 通 常 分 為 哪 兩 類? 分 別 說 明 其 意 義? 計 算 題 3. 請 依 據 廢 液 回 收 塔 流 程 圖 的 質 能 平 衡 數 據, 訂 定 廢 水 儲 槽 TK-00 適 當 的 尺 寸 在 決 定 此 廢 水 儲 槽 尺 寸 的 過 程 中, 請 詳 細 說 明 您 所 選 定 的 基 準 及 計 算 的 過 程, 至 少 應 包 含 下 列 項 目 : ( 所 選 擇 的 儲 槽 型 式 及 考 量 的 因 素 ( 決 定 儲 槽 有 效 容 積 working volume 的 基 準 ( 自 行 選 定, 並 說 明 考 量 的 因 素, 及 有 效 容 積 working volume 為 若 干 (3 儲 槽 幾 何 體 積 及 尺 寸 ( 直 徑 x 高 (4 儲 槽 的 設 計 壓 力 (5 請 計 算 儲 槽 的 正 常 呼 吸 量 (thermal inbreathing & out-breathing 的 量, 請 依 附 件 表 格 計 算 附 件 : Normal venting requirements for thermal effects (API-000 Table A.3 第 0 頁
第 頁
FC S 4 附 圖 一 廢 水 回 收 塔 控 制 流 程 圖 符 號 說 明 : : TEMPERATURE, o C : PRESSURE, kg/cm G : STREAM NAME Q : HEAT DUTY, Mkcal/hr H - 0 H - 9 T - T - FEED PREHEATER T - BOTTOM COOLER WASTE LIQUID RECOVERY TOWER S 9 S 3 40.0 H - H - V - T - REBOILER T - CONDENSER T - OVERHEAD DECANTER V 廢 水 廠 T I 38.6 4.05 # # S 6 H - Q =.806 WCR FC FO V N6 VENT GAS HEADER 80.0 T I # 3 # 4 # 5 40.0 WCS PC 4.0k WCR F I 9 S H - 9 Q = 0.378 # 6 # 7 # 8 # 9 # 0 # # # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 TC 3 FO T - ILC F I 4 V - P - A/B LC S 5 F I 5 FC TK - 0 廢 液 回 收 槽 # 8 # 9 TK - 00 廢 液 儲 槽 5.0 S FC FC 94.0 S 8 H - 0 Q = 0.4 WCS S 7 LC L I # 0 4.30 53. T I 4 FC FC 0 4,808 kg / h S0 SC H - Q =.303 第 3 頁
附 表 一 廢 水 回 收 塔 質 量 平 衡 數 據 Stream Name S S S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 Stream Description Waste Liquid T- Feed T- OVHD H- Outlet T- Reflux Recovery Prod. T- BTM H-9 Inlet Waste Water Phase Liquid Liquid Vapor Liquid Liquid Liquid Liquid Liquid Liquid Component Weight Rate kg/h Formaldehyde 0.488 0.488 977.573 977.573 77.74.50 0.535 0.535 0.535 Methanol 56.454 56.454 530.70 530.70 4.659 09.038 0.33 0.33 0.33 Water 7695.44 7695.44 945.795 945.795 486.885 45.856 7005.793 7005.806 7005.806 Iso-Butanol 86.876 86.876 440.753 440.753 94.879 68.7 Toluene 9.055 9.055 88.5 88.5 4.848 56.48 n- Butanol.74.74 59.445 59.445 39.775.675 Component Weight Percent wt% Formaldehyde.506.506 9.388 9.388 9.04.506 0.50 0.50 0.50 Methanol 0.706 0.706 0.55 0.55 0.44.087 0.00 0.00 0.00 Water 96.93 96.93 58.4 58.4 6.7 4.83 99.848 99.848 99.848 Iso-Butanol.086.086 8.74 8.74 7.65 7.099 Toluene 0.363 0.363.756.756.056 5.79 n- Butanol 0.46 0.46.79.79 0.980.306 Total Weight Rate kg/h 8,000 8,000 5,04 5,04 4,059 983 7,06 7,06 7,06 Temperature o C 5.0 80.0 38.6 40.0 40.0 40.0 53. 94.0 40.0 Pressure kg/cm A 5.0 5.5 5.05 5.04 5.04 5.04 5.30 5.0 5.0 Molecular Weight 9.6 9.6 8.69 8.69 7.7 37.8 8.03 8.03 8.03 Vapor Volumetric Rate m 3 /h 66.3 Cp kcal/kg- o C 0.47 Density kg/m 3 4.33 Thermal Conductivity kcal/h-m- o C 0.00 Viscosity cp 0.08 Liquid Volumetric Rate m 3 /h 8.09 8.474 5.845 4.68.64 7.80 7.373 7.054 Cp kcal/kg- o C 0.953 0.967 0.739 0.758 0.66.033.004 0.997 Density kg/m 3 988.8 944. 86.7 867.0 845. 899.5 95.6 994.7 Thermal Conductivity kcal/h-m- o C 0.37 0.30 0.63 0.7 0.38 0.564 0.566 0.535 Viscosity cp 0.9 0.367 0.954 0.93.089 0.78 0.99 0.653 Surface Tension dyne/cm 69.8 6. 48. 49.5 40.4 48. 60.4 69.5 第 4 頁
附 表 二 廢 水 回 收 塔 模 擬 結 果 -- T- 各 板 之 溫 度 壓 力 以 及 液 體 氣 體 之 流 量 物 性 實 際 理 論 溫 度 壓 力 液 體 ( 流 出 氣 體 ( 流 入 板 數 板 數 流 量 體 積 密 度 黏 度 表 面 張 力 流 量 體 積 密 度 黏 度 o C kg/cm A kg/h m 3 /h kg/m 3 cp dyne/cm kg/h m 3 /h kg/m 3 cp 冷 凝 器 40.0 5.03 4,059 4.68 867.0 0.93 49.5 5,04,66 4.33 0.08 38.6 5.08 4,09 4.99 806.0 0.300 4. 5,003,394 3.590 0.033 3 43.4 5. 3,388 3.95 858. 0.39 45.8 4,37,346 3.48 0.036 6 4 46.9 5.4 3,78 3.6 88.6 0.07 47.5 4,6,3 3.5 0.038 7 5 48.4 5.6,96 3.40 889. 0.96 48.0 4,899,73.843 0.04 6 50.3 5.9,777 3.9 893.0 0.9 48.0 4,76,79.769 0.04 7 5. 5.,70 3.07 895.4 0.87 48. 4,685,708.743 0.04 8 5.8 5.5,65.99 897. 0.84 48. 4,636,696.734 0.04 9 5.3 5.7,68.93 898. 0.8 48. 4,60,684.73 0.043 0 0 5.7 5.30,594.90 899.0 0.80 48. 4,578,674.735 0.043 再 沸 器 53. 5.33 7,07 7.80 899.5 0.78 48. 第 5 頁
附 表 三 : 單 位 換 算 表 :. Acceleration ft/s =0.3048 m/s. Area m =0.73 ft in =6.456 0-4 m ft =99 cm 3. Degree, Radian, rpm, a.m.u. rpm=0.047 rad/s a.m.u.=.66034 0-4 gm=93.478 MeV F=96489 Coulomb/eq radin=57.30 4. Density g/cm 3 =6.43 lb/ft 3 =8.345 lb/gal g/cm 3 =0.0363 lb/in 3 lb/in 3 =7.680 0 3 kg/m 3 lb/ft 3 =6.09 kg/m 3 slug/ft 3 =55.38kg/m 3 lb mole/ft 3 =6.09 kg mole/m 3 5. Diffusivity (heat, mass, momentum ft /s=0.099m /s ft /h=0.58 0-4 m /s cm /s=3.8745 ft /h 6. Energy, heat, power J= W s= N m=0 7 erg Btu=055.04 J=5 cal=778.6 ft lb f =0.4 l atm=.9307 0-4 KW hr Btu/h=3.93 0-4 Hp Cal=4.87J (or W s or N m Hp=550 ft lb f /s=745.7 W =7.5 kg m/s(metric Hp hr=.6845 0 6 J=6.46 0 5 Cal kg m=3.44 Cal Cal=4.9 cc atm 7. Heat Capacity, heat per unit mass, Specific heat Btu/h =0.574 W/ Btu/lb=35.9 J/kg Btu/lb =4.8669 KJ/kg or(j/g ( Cal/ g = kcal/kg 8.Heat flux Btu/h ft =3.537 W/m W/m =0.3709 Btu/h ft 9. Heat-generation rate Btu/h ft 3 =0.35 W/m 3 =8.9 kcal/h m 3 0. Heat-transfer coefficient Btu/h ft =5.677 W/m =5.677 0-4 W/cm =4.88 Kcal/h m. Length Å=0-8 cm=0-0 m μm=0-3 mm=0-4 cm=0-6 m m=3.808 ft=39.37 in mile=.6 km=580 ft light year=9.46 0 5 m. Mass kg=. lb lb=6 oz(ounce=7000 grains=453.6 g slug=3.74 lb ton(metric=000 kg=05 lb ton(short=000 lb ton(long=40 lb 3. Mass flux lb mole/h ft =.3563 0-3 kg mole/m s kg/m s=737.3 lb/ft h=0.048 lb/ft s 第 6 頁
4. Pressure, force N= kg m/s =0.48 lb f =7.333 poundals lb f =3.74 ft lb/s =3.74 poundals lb f /in = psi=6894.76 N/m lb f /ft =47.880 N/m bar=0 5 N/m atm=4.696 lb f /in (psia=6. lb f /ft =.03 0 5 N/m =.03 bar =760 mmhg(3 =9.9 in-hg =33.9 ft water(39. =.033 0 6 dyne/cm =68087 poundals/ft =6.3 lb f /ft =033.6 g/cm 5. Specific heat Btu/lb = Kcal/kg = cal/g =4.8669 J/g K(or W s/g =486.69 J/kg (or W s/kg J/g =0.3885 Btu/lb (cal/g or kcal/kg 6. Speed ft/s=0.3048 m/s mile/h=.4667 ft/s=0.44704 m/s 7. Surface tension lb f /ft=4.5937 N/m dyn/cm=0-3 N/m= erg/cm 8. Temperature K=.8 R, T( = (( R -49. 8 T( =.8((K-73+3 0. Thermal resistance h /Btu=.896 /W /W=0.58 h /Btu. Viscosity Poise= g/cm s=00 cp=4.9 lb/ft h =.0886 0-3 lb f s/ft =0. N s/m lb/ft s=.488 kg/m s=4.88 poise =488. cp lb/ft h=0.434 0-3 kg/m s =0.434 0 - poise=0.43 cp. Volume in 3 =6.387 cm 3 oz(us fluid=9.573 cm 3 ft 3 =0.08368 m 3 =8.368 l =7.48 gal(u.s=6.3 gal(british gal(u.s=3.7854 l=8.34 lb H O =3.7854 0-3 m 3 =0.368ft 3 gal(british=0 lb H O(39. Barrel(Oil=4 gal Quart=(U.S=0.9464 l Bushel=.5444 ft 3 T(K= (( -3+73. 8 9. Thermal conductivity Btu/h ft =.7303 W/m =.7303 0 - W/cm =0.43 cal/s m 第 7 頁