列管式換熱器_(化工原理課程設(shè)計)

1、化工原理課程設(shè)計題目：列管式換熱器設(shè)計班級：姓名：學號：指導教師：2015 年-2016 年學年第 1 學期下載可編輯目錄設(shè)計任務(wù)書 .3前言.4一工藝說明及流程示意圖 .51.工藝流程 .51.1酒精的工藝流程 . .51.2冷卻流程圖 .51.2.1白酒加工工藝流程 . .51.2.2冷卻流程 .52.工藝說明 .62.1流體流入空間的選擇 .62.2出口溫度的確定 ( 含算法程序 ) .62.3流速的選擇 .72.4計算平均溫差 .8二流程及方案的論證與確定 .81.設(shè)計方案的論證 .82.確定設(shè)計方案及流程 .82.1選擇物料 .82.2確定兩流體的進出口溫度 .92.3確定流程 .9

2、2.4換熱器類型的選擇 .9三設(shè)計計算及說明 .91.流體物性的確定 .91.1水的物性 .91.2無水乙醇的物性 . .92.初步確定換熱器的類型和尺寸 .92.1計算兩流體的平均溫度差 . .92.2計算熱負荷和冷卻水流量 . .102.3傳熱面積 .102.4選擇管子尺寸 .112.5計算管子數(shù)和管長 , 對管子進行排列 , 確定殼體直徑 .112.6根據(jù)管長和殼體直徑的比值 , 確定管程數(shù) .12.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.核算壓強降 .123.1管程壓強降 .123.2殼程壓強降 .124.核算總傳熱面積 .144.1管程對流傳熱系數(shù) 0 .144.2殼程對流傳熱系數(shù) i .14

3、4.3污垢熱阻 .154.4總傳熱系數(shù) K . .154.5傳熱面積安全系數(shù) .154.6壁溫的計算 .154. 7偏轉(zhuǎn)角的計算 . 15四設(shè)計結(jié)果概要表.16五對設(shè)計的評價及問題的討論.171.對設(shè)計的評價 .172.問題的討論 . .17六參考文獻18七致謝八附錄：固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)圖、花板布置圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計題目： 列管式換熱器設(shè)計。二、 設(shè)計任務(wù)： 將自選物料用河水冷卻或自選熱源加熱至生產(chǎn)工藝所要求的溫度。三、設(shè)計條件： 1 處理能力 G = 學生學號最后 2 位數(shù)× 300 t 物料 /d ；2 冷卻器用河水為冷卻介質(zhì)，考慮地區(qū)可取進口

4、水溫度為20 30；加熱器用熱水或水蒸汽為熱源，條件自選。3允許壓降：不大于105 Pa；4傳熱面積安全系數(shù)515%；5每年按 330 天計，每天 24 小時連續(xù)運行。四、設(shè)計要求： 1. 對確定的設(shè)計方案進行簡要論述；2. 物料衡算、熱量衡算；3.確定列管式冷卻器的主要結(jié)構(gòu)尺寸；4. 計算阻力；5. 選擇適宜的列管換熱器并進行核算；6. 用 Autocad 繪制列管式換熱器的結(jié)構(gòu)圖 (3 號圖紙 ) 、花板布置圖 (3 號或 4號圖紙)；7. 編寫設(shè)計說明書 ( 包括：封面；目錄；設(shè)計題目（任務(wù)書） ；流程示意圖；流程及方案的說明和論證；設(shè)計計算及說明（包括校核）；主體設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；設(shè)計結(jié)果概

5、要表；對設(shè)計的評價及問題討論；參考文獻。 )備注：參考文獻格式：期刊格式為：作者 . 論文題目 . 刊物名稱 , 出版年 , 卷號 ( 期號 ) ：起止頁碼專著格式為：作者 . 專著書名 . 名, 出版年 , 起止頁碼.專業(yè) .整理 .下載可編輯例：潘繼紅等 .管殼式換熱器的分析與計算.北京 : 科學 ,1996,7090之瑞 , 志耘 .樺木科植物葉表皮的研究.植物分類學報 , 1991,29(2):127135前言酒精工業(yè)是十分重要的有機基礎(chǔ)化學工業(yè)之一, 又是新興的能源工業(yè)之一。酒精在食品 、 醫(yī)藥、 化工、 燃料和國防工業(yè)等方面都有著廣泛的用途。在酒精生產(chǎn)中, 水的用量很大 , 根據(jù)各

6、廠的管理水平、 生產(chǎn)工藝、 設(shè)備選型及原料的不同 , 每生產(chǎn)一噸酒精用水量從幾十噸到一百多噸不等【1】在生產(chǎn)過程中 , 水除了部分用于工藝配料外 ,。大部分是用于冷卻物料 , 如: 糖化醪的冷卻 ; 酒母、發(fā)酵醪的冷卻 ; 酒精蒸餾的冷凝、冷卻等, 可見在酒精生產(chǎn)中使用換熱器的工序、 部位很多 , 在設(shè)計過程中 , 換熱器選型和設(shè)計將對酒精廠節(jié)約用水產(chǎn)生重要的影響。乙醇是一種重要的基礎(chǔ)化工原料， 用于合成乙醛、 乙醚、醋酸乙酯等基本有機原料，還是配制飲用酒和醫(yī)藥上的殺菌劑的原料。工業(yè)生產(chǎn)乙醇的主要原料是玉米、小麥或木薯等淀粉質(zhì)，通過催化分解為可發(fā)酵的糖類，然后發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇。燃料乙醇的關(guān)鍵生產(chǎn)

7、技術(shù)是乙醇脫水。乙醇脫水傳統(tǒng)技術(shù)主要包括分子篩吸附工藝、 環(huán)烷酸恒沸蒸餾技術(shù)，比較先進的技術(shù)包括溶鹽精餾技術(shù)和乙二醇萃取精餾技術(shù)等。乙醇的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有兩種，即以糖類、淀粉和水解纖維素等碳水化合物為原料的發(fā)酵法和乙烯為原料的水化法。本工藝為以淀粉為原料的發(fā)酵法，經(jīng)過一系列的生產(chǎn)工藝后得到的乙醇液體溫度還接近于其沸點，且乙醇是易揮發(fā)液體。在相對高溫下不利于白酒的裝罐貯存，所以在蒸餾后冷凝和冷卻必不可少。又因為是流體的大生產(chǎn)量冷卻，故使用列管式換熱器將其進行冷卻以達到一定的貯存溫度?；ぴ碚n程設(shè)計是化工類專業(yè)學生運用自己已學課程的知識來解決常規(guī)化工設(shè)計中的問題的一次很好地、全面地鍛煉過程。通

8、過設(shè)計可以不斷增強學生運用綜合知識的能力 , 解決工程實際問題的能力和全面分析問題的能力。換熱器是進行熱量傳遞的通用工藝設(shè)備，它在煉油、輕化工及其他一般化學工業(yè)中廣泛應(yīng)用著，例如冷卻、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等。隨著化學工業(yè)的迅速發(fā)展，各種換熱器發(fā)展很快，新型結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，以滿足各工業(yè)部門的需要。列管式換熱器是目前生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種傳熱設(shè)備，由于不斷的改進，其結(jié)構(gòu)也較完善。換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器傳.專業(yè) .整理 .下載可編輯熱量大、應(yīng)用最為廣泛。 本設(shè)計選用的是間壁式換熱器中傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊、堅固、傳熱效果好的列管式換熱器。列管式換熱器是化工

9、生產(chǎn)中常用的一種換熱設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡【 2】單，適應(yīng)性強；單位體積所具有的傳熱面積大并傳熱效果好；且種類多，型號全。一.工藝說明及流程示意圖1. 工藝流程圖1.1酒精的工藝流程【 3】酒精制造的傳統(tǒng)工藝我國酒精制造的傳統(tǒng)工藝分別是釀造工藝和水合工藝。釀造工藝的主要原料是以大米、小麥、紅薯等淀粉質(zhì)，主要方法是利用稻、麥、豆及紅薯、土豆等高淀粉含量的植物對其淀粉里的酶在水溶作用下經(jīng)過一系列的化學反應(yīng)化合成為葡萄糖，對葡萄糖進一步進行化學反應(yīng)生成酒精。整個過程的實質(zhì)就是將原料粉碎、蒸煮、葡萄糖化和酵母發(fā)酵及蒸餾形成一個有機的整體。其具體的生產(chǎn)流程為:淀粉調(diào)漿蒸煮糖化酶糖化發(fā)酵酒精1.2冷卻流程圖白酒加工

10、工藝流程淀粉原料粉碎拌料蒸煮（糊化）糖化（加糖化酶）冷卻發(fā)酵（加酵母菌種）蒸餾塔（蒸餾）精餾塔（精餾） 95%乙醇淡化過濾白酒冷卻流程.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 1 乙醇冷卻示意圖2. 工藝說明2.1流體流入空間的選擇固定管板式換熱器要求不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，易于清潔；腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管外空間的其他零件受腐蝕；根據(jù)冷熱流體的特性，本設(shè)計選擇讓酒精走殼程而讓冷河水走管程。這是因為相比而言河水更易結(jié)垢而管便于清洗，走管程有助提高流速減少水垢； 而作為熱流體讓白酒走殼程能增大與管壁接觸面積， 易于散熱。 2.2 進出口溫度的確定及成本計算酒精將由 85冷卻到 45 ，取冷卻

11、河水入口溫度為25。對于列管換熱器的優(yōu)化設(shè)計 , 可以認為目標函數(shù)是指包括設(shè)備費用和操作費用在的總費用 , 其最少值就是所求。本實驗以河水為冷卻介質(zhì)，且河水的進口溫度一定，有傳熱速率方程可知，冷卻河水的出口溫度將影響熱溫差，從而影響傳熱器的傳熱面積和投資費用，存在一個使設(shè)備費用和操作費用之和為最小的最優(yōu)冷卻河水出口溫度。換熱器年總費用和水的出口溫度有以下函數(shù)關(guān)系：.專業(yè) .整理 .下載可編輯Qln T2t1QT1t 2CTCAKF K (T2t1 )(T1 t2 )3600CU H y c pc (t 2t1 )C piQ=G(T1T2)式中 G換熱器熱介質(zhì)處理量,21 ×300&#

12、215; 1000/24/2 1.313 × 105 kg/h;C pi 熱流體介質(zhì)比熱容, 2.784 kJ/(kg? );T1 ，T 2 熱流體的進出口溫度, 。CA換熱器單位傳熱面積的 投資費用，元4200 / m2Q - 換熱器的熱負荷， 1.46 × 107kJ/h=4.01 × 106WCu單位質(zhì)量冷卻水費用，元/ kg0.4K F換熱器的年折舊率，設(shè)使用年限為10年，則 K F 0.1H y年工作小時 24 3307920h根據(jù)流體物性確定總傳熱系數(shù)經(jīng)驗值290698 w/(m2 · ), 并結(jié)合本工藝實際可取K=450w/(m2·

13、; ) 。把 T185 C , T2 45 C , t1 25 C 代入，結(jié)合工藝實際計算可得：優(yōu)化后的河水的出口溫度為35所以，無水乙醇的進出口溫度分別為850C、45；河水的進出口溫度分別是250C、35。源程序如下 :#include <math.h>main()int Q,t2,tm,km;for (t2=25; t2<=35; t2+)a=(long double)t2;b=15/(90-a);c=log(b);d=a-75;e=4200*0.1*1221000*c/(1100*d);/*換熱器的年固定費用 */f=3600*0.4*24*330*1221000/(

14、4187*(a-20); /*換熱器的操作費用 */g=e+f;/*換熱器的年總費用 */if (g<total) total=g; tm=t2; /*比較各個總費用之間大小*/.專業(yè) .整理 .下載可編輯printf("goodoneis %d %d",tm,km);2.3流速的選擇換熱器的流速增加，傳熱膜系數(shù)增大，同時亦減小了污垢在管子表面沉積的可能性，降低了垢層阻力，從而使總傳熱系數(shù)提高，所需傳熱面積減少，設(shè)備投資費減少。但隨著流速的增加，流動阻力也相應(yīng)增加，動力消耗增大，使操作費用增加。因此，選擇適宜的流速是十分重要的。經(jīng)查閱相關(guān)資料，經(jīng)過經(jīng)濟核算，可設(shè)定河水

15、在管的流速為 0.6m/s 。2.4計算平均溫差按逆流計算時的平均溫度差為：無水乙醇8545河水3525t（85-35 ）（ 45-25 ）t1 =85-35=50t2 =45-25=20t1t 25020tm 't132.74lnln50t220二、流程及方案的論證與確定1. 設(shè)計方案的論證1) 確定流程；2) 計算定性溫度以確定物性數(shù)據(jù)；3) 計算熱負荷；4) 按純逆流計算平均傳熱溫差，然后按單殼程多管程計算溫度校正，如果溫差校正系數(shù)小于 0.8 ，應(yīng)增加殼程數(shù)；5) 選擇適當?shù)目倐鳠嵯禂?shù) K 以估算傳熱面積；6) 計算冷卻水用量；7) 確定兩流體流經(jīng)管程或殼程，選定管程流體速度，

16、由流速和流量估算單程管的管子根數(shù)，由管子根數(shù)和估算的傳熱面積，估算管子長度和直徑，再由系列標準選用適當型號換熱器。8) 傳熱管排列和分程方法；9) 計算殼體徑和折流板間距、折流板數(shù)；10) 計算殼程流體傳熱膜系數(shù)；11) 計算管程流體流速，若結(jié)果與前面設(shè)定的流速不接近，則要從頭在設(shè)定一個速度，再開始算過，直到兩者相互接近；.專業(yè) .整理 .下載可編輯12) 計算管傳熱膜系數(shù)；13) 確定污垢熱阻，計算總傳熱系數(shù)，如果相差較多，應(yīng)重新估算；14) 壁溫核算，結(jié)果如果大于 50，要設(shè)置溫差補償裝置；如果超過 105Pa，則要從頭開始再設(shè)數(shù)據(jù)算，直到結(jié)果不大于 105Pa為止。15) 計算殼程接管徑

17、，選取殼程流體進出口接管規(guī)格；16) 計算管程接管徑，選取管程流體進出口接管規(guī)格；17) 計算傳熱面積安全系數(shù)，必須滿足 5 15的安全度，若不在此圍，則要再改數(shù)據(jù)再試算，直到符合要求；2. 確定設(shè)計方案及流程2.1選擇物料本實驗選擇無水乙醇作為熱流體，選擇沒經(jīng)過處理的河水作為冷流體.2.2確定兩流體的進出口溫度無水乙醇的進出口溫度分別為85、 45；河水的進出口溫度分別是250、 35。2.3確定流程由于無水乙醇是被冷卻的流體，黏度大，在有折流板的殼程流動時容易達到湍流，同時，為便于清洗污垢，熱流酒精應(yīng)該走殼程；河水應(yīng)走管程。2.4換熱器類型的選擇對于列管式換熱器，一般要根據(jù)換熱流體的腐蝕性

18、及其他特性來選擇結(jié)構(gòu)與材料，根據(jù)材料的加工性能，流體的壓力與溫度，本設(shè)計的是無水乙醇由 85降溫到 45；采用河水冷卻。再根據(jù)幾種列管式換熱器類型的比較，選固定板管式換熱器，因為其結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、重量輕、造價低廉等優(yōu)點。三.設(shè)計計算及說明1. 流體物性的確定表 1無水乙醇與選用河水的物性參數(shù)項目密 度比熱容熱導率 W/（m）kg/m3黏度 Pa SKJ/(Kg)無水乙醇765.72.7840.899 × 10-30.1696河水995.74.1740.801 × 10-30.61711.1水的物性t1=25 ， t2=35 水的定性溫度為： Tm=(25+35)/2=3

19、01.2 無水乙醇的物性T1 =85， T 2 =45.專業(yè) .整理 .下載可編輯無水乙醇的定性溫度為：Tm=(85+45)/2=652初步確定換熱器的類型和尺寸2.1計算兩流體的平均溫度差按逆流計算時的平均溫度差為：白酒8545河水3525 t（85-35 ）（45-25 ）t1 =85-35=50t 2 =45-25=20tm 't1t 250 2032.74lnt1ln 50t220平均傳熱溫差校正系數(shù)T1T28545Rt14.0t23525t 2t13525Pt1850.17T125根據(jù) P，R 值，查溫差校正系數(shù)圖， t 0.90>0.8, 所以可選用單殼程此時 tm=

20、 t tm =0.90 ×32.74=29.46 ?t1，?t2分別是換熱器兩端冷熱流體的溫差2.2計算熱負荷和冷卻水流量根據(jù)設(shè)計的要求，換熱器的處理能力設(shè)為213006300t / d 。因此無水乙醇的流量為：M i21300t / d2.625105kg / h由于這個處理量比較大，選擇用兩個換熱器并聯(lián)在一起處理。所以，每一個換熱器的處理量為：2.625 × 105/2=1.313 × 105Kg/h熱負荷：QiM i c p,iti1313002.784(8545)1.4622 107 kJ / hQi熱負荷，kJ / h ；.專業(yè) .整理 .下載可編輯Mi

21、熱流體的流量， kg/h ；?t i熱流體的溫度差，c,i 熱流體的比熱， kJ/kg ·。河水的流量為：WQi1.4622×1073.50×105 kg/h 97.22kg/scct4.174 (35 - 25)p 00?t o冷流體的溫度差，cp,o 冷流體熱容， kJ/kg ·2.3 傳熱面積根據(jù)流體物性確定總傳熱系數(shù)經(jīng)驗值290698 w/(m2 · ), 并結(jié)合本工藝實際可取K=450w/(m2· ) 。10Qi1.4622×10306.38m2S.K tm450 29.46 3600.2.4選擇管子尺寸考慮到無水

22、乙醇與水的黏度接近，而河水與無水乙醇相比更易在管子中結(jié)垢，故采用 25mm 2.5mm 直徑的管子較合理。2.5計算管子數(shù)和管長 , 對管子進行排列 , 確定殼體直徑選用標準管長為 l=6000mm的管子，取管流速 0.6m/s 單管程所需的管子數(shù)N sV97.22/995.7518 根d 2u3.14/ 4 0.0220.6403V管的流體流量 ,m /sd 0 管徑， mu管流速， m/s單程管束長度 L 為：S306.38L9.41mNs d 0518 3.14 0.02單程管長太長故采用多程，管程數(shù) np=L/l 2 管程，即設(shè)計采用雙管程以提高換熱器效率?？偣軘?shù)為 NT=518x2=

23、1036根殼體直徑：采用焊接法連接傳熱管和管板管心距取 a=1.25d0=1.25 ×25=31.25 mm殼體徑應(yīng)等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以，以管板直徑的計算可以決定殼體的徑。通過按下式確定殼徑。D=a（b-1 ）+2e.專業(yè) .整理 .下載可編輯式中： D殼體徑， mm；a 管心距， mm；b橫過管束中心線的管數(shù)，管子按正三角行排列：b1.1 n ；管子按正方形排列： b1.19 n ；n 為換熱器的總管數(shù)；e管束中線上最外層管中心到殼體壁的距離，一般取e (1 1.5d ) 。則 D=a（b-1 ） +2e=31.25 (1.1 1036-1） 2 1.52

24、5 1150.21151mm查表 1-4 得對應(yīng)最小壁厚為14mm。2.6根據(jù)管長和殼體直徑的比值, 確定管程數(shù)根據(jù)管長和殼體直徑的比值, 確定換熱器放置方式L/D=6/1.151=5.2屬于立式的 46 規(guī)定圍之間，故采用立式放置。管程數(shù) np=L/l 2 程，即設(shè)計采用雙管程以提高換熱器效率。3核算壓強降3.1管程壓強降管程流體流通截面積A4d2n0.022 518 0.162m2004管程流體流速u0Wc97.220.60m/sA0995.70.1620雷諾數(shù)Re0d0u00 0.020.60995.714916.800.000801Pi( P1P2 ) F t N s N pF t1

25、. 4 , N s1, N p2P1、P2分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降，Pa；Ft 結(jié)垢校正系數(shù)，無因次，對于25×2.5mm管子，取為 1.4 。由 Re=14916.8，取傳熱管相對粗糙度為0.01 ，查得 =0. ，所以有 :.專業(yè) .整理 .下載可編輯P1lu026995.70.6022d00.04222258.2Pa0.02P23u02995.70.602537.7Pa232P0( 2258.2 537.7)21.47828.5Pa 105 Pa3.2殼程壓強降Pi(P1P2 ) Fs N sP1' 流體橫過管束的壓強降，Pa；P2' 流體通過

26、折流板缺口的壓強降，Pa；Fs殼程壓強降的結(jié)垢校正因數(shù)，無因次，取1。P1Ff i nc ( N B1)i ui222h )2P2N B (3.5iuiD2F管子排列方法對壓強降的校正因數(shù)，對正三角形排列F=0.5 ；f i 殼程流體的摩擦系數(shù)，當Rei>500 時， f i =5.0 Re i -0.228 ；nc橫過管束中心線的管子數(shù)；nc1.1 NT 1.1 103635.41 36N Bl61 9NB折流擋板數(shù)；10.6h（塊）h折流擋板間距， m；h=0.6m其中有 Ns=1， Fs=1.15；流體流經(jīng)管束的阻力損失：Aih(Dncd )0.6(1.151 360.025)0.

27、151uM1 .313 105i0.32m / siAi i3600765.7 0.151Reiduii 0.0250.32 765.76813.85000.000899ifi5.0 Re -0.2285.06813.8 0.2280.67i.專業(yè) .整理 .下載可編輯P 1'Ff inc (NB1)iui20.5 0.6736(9 1） 765.70.3224727.98Pa22流體流過折流板缺口的阻力損失：P2 'NB (3.52h)iui29 (3.520.6)765.70.322867.07 PaD21.1512Pi ( P1'P2 ')FSNS(472

28、7.98867.07) 1 15595.05105 Pa計算表明，管程和殼程的壓強降都能滿足題目要求4 核算總傳熱面積4.1管程對流傳熱系數(shù) 0當 Re0 =14916.8 時，流體流動狀態(tài)為湍流，所以：普蘭特數(shù)c p004.1741030.801103Pr00.61715.420當 Re>10000， Pr=0.7120 ， L/d 0=9.34/0.02=467.>60 時0.02300. 8Pr00.40.61710. 85.420 .420d0Re00.02314916.83045 W/（m·）0.02d0管徑， m；i 熱流體黏度，Pa·S； i 熱流

29、體傳熱系數(shù)， w/m· i管傳熱膜系數(shù)， W/(m2· )4.2殼程對流傳熱系數(shù) i因為管子為正三角形排列，則當量直徑為4(3a2d 2 )4(30.037520.785 0.0252 )de2d423.140.037m0.025殼程流通截面積A hD(1d )0.6 1.151(10.025 )0.2302m2a0.0375殼程流體流速M×5ui1.313100.18m / sA i3600765.70.2302雷諾數(shù)為.專業(yè) .整理 .下載可編輯de ui0.0370.18765.75672.5Re0.000899i普蘭特數(shù)cp ii2.78410 30.89

30、910 3Pr0.169614.7i管水被加熱，故取 (0w ) 0.14=1.05 ，此時i10.16961i0.36Re)0.140.365672.50.55 14.7 3 1.05492.50 .55 Pr 3 (dew0.037W/(m2·)4.3污垢熱阻管外側(cè)污垢熱阻 Ri=0.00014m 2·K/w管側(cè)污垢熱阻 R0=0.00021m 2· K/w4.4總傳熱系數(shù) K'K '1bd1dR0Ri0 d 0dmi0.025110 325350.55W/(m 2 o C )0.000212.5130450.0204522.50.000144

31、92.5K1.25則 K '圍，初步設(shè)計的換熱器合適 ., 比值在 1.151.254.5傳熱面積安全系數(shù)理論面積：SQ4.01106440.3m2K 't m350.5529.46實際面積：S'dlN T3.140.0256 1036487.9m2安全系數(shù)：FS'S100%487.9440.3100%9.75%S'487.9可見此安全系數(shù)在5 15圍，滿足設(shè)計要求。4.6壁溫的計算Tm0.4T10.6T20.4850.64561o C.專業(yè) .整理 .下載可編輯tm0.4t 2 0.6t10.4 350.6 25 29oCa2=a0=3045W/(m

32、2·oC)a1=ai=492.5W/(m2 ·oC)t w1T m2 t m492 .5 6130452933 .5 o C所以123045492 .5t w33.5o C50o C故理論上不需要設(shè)置溫差補償，但為了減少熱應(yīng)力，防止管子壓彎或管子從管板處拉脫，可考慮添加補償圈。4.7偏轉(zhuǎn)角計算管外徑 d0=25mm,管心距 a=31.25，查表 1-3 得偏轉(zhuǎn)角 =7°四.設(shè)計結(jié)果概要表表 2 物料特性及設(shè)備參數(shù)管程殼程物料名稱無水乙醇河水流量 ,kg/h1.313 × 1053.50 ×105溫度， 進/ 出85/4525/35定性溫度653

33、0物密度 kg/m3765.7995.7熱容 kJ/（ kg）2.7844174性黏度 Pa·s0.899 × 10-30.801 ×10-3傳熱系數(shù) w/m·0.16960.6171普蘭特數(shù)14.75.42類型固定管板式放置方法立式管程數(shù)2殼程數(shù)1管徑 mm 25×2.5管心距 mm31.25設(shè)管長 mm6000管子排列正三角型備管數(shù)目（根）1036折流板數(shù)（個）9結(jié)構(gòu)傳熱面積 m2487.9折流板間距 mm600參殼體徑 mm1151材料碳鋼數(shù)殼體壁厚 mm14偏轉(zhuǎn)角7o主要計算結(jié)果管程殼程.專業(yè) .整理 .下載可編輯流速 m/s0.600

34、.18傳熱膜系數(shù) w/(m2 ·K)3045492.5污垢熱阻 (m2·K)/w0.000140.00021阻力降 Pa2258.2537.7傳熱量 W4.01x10 6傳熱溫差29.46總傳熱系數(shù) w/m2·350.55傳熱面積安全系數(shù)9.75%五.對設(shè)計的評價及問題的討論1. 對設(shè)計的評價 ：1. 本設(shè)計對冷卻水的出口溫度采用了優(yōu)化設(shè)計 , 使換熱器的年固定費用和操作費用之和最小。2. 創(chuàng)新方面 : 本實驗在優(yōu)化過程中應(yīng)用了 Excel 和 C 語言編程等進行結(jié)合計算。3. 通過本次課程設(shè)計，使我們的獨立工作能力、設(shè)計能力、動手能力得到了極大的提高。在設(shè)計的過

35、程中鍛煉了我們的統(tǒng)籌、創(chuàng)新、綜合運用知識的能力；在反復演算的過程中既鍛煉了我們的計算能力又鍛煉了耐性。4. 本次課程設(shè)計提高了我們互相合作的精神，有誰的數(shù)據(jù)有問題找不出原因，大家都會一起研究，驗算；有誰畫圖有問題，互相指正，學習。最后要感謝老師在整個設(shè)計過程中對我們幫助和指導，使我們能以順利完成設(shè)計。5. 本次課程設(shè)計我收獲了獨立工作能力、設(shè)計能力、動手能力，統(tǒng)籌、創(chuàng)新、綜合運用知識的能力，在反復演算的過程中鍛煉了耐性。 令自己掌握如何有效查閱文獻資料、搜索有關(guān)數(shù)據(jù)，掌握了 CAD工程制圖的技術(shù)，鞏固了自己對這門課程的認知，正確選用公式。增加了知識面，更好地掌握應(yīng)用所學的化工知識，加強了個人動手能力與獨立思考能力，增強了對換熱器的認識，為日后在實際生產(chǎn)中工作打下基礎(chǔ)。6. 總之 , 化工生產(chǎn)本身是復雜的 , 影響因素很多。綜合平衡、全面考慮各種復雜的影響因素 , 是設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。要獲得這方面的知識和能力 , 唯一的途徑是多次進行設(shè)計的實踐。本次設(shè)計當然也必然存在它的不足 , 但我相信 , 通過多次的設(shè)計訓練 , 所設(shè)計出的成果將日趨完善。2. 問題的討論：1. 對于校核中的各項，實際流速、雷諾數(shù)、傳熱面積、安全系數(shù)等經(jīng)過了反復的重新演算，雖然存在誤差，但是反復演算下來還是得到了可以接受的數(shù)據(jù)。2. 列管式換熱器具有處理能力大 , 適應(yīng)性強 , 可靠性高 , 設(shè)