(待分)化工原理課程設(shè)計(jì)換熱器的設(shè)計(jì)

1、摘要換熱器的應(yīng)用貫徹化工生產(chǎn)過程的始終， 換熱器換熱效果的好壞直接影響 化工生產(chǎn)的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。所以換熱器是非常重要的化工生產(chǎn)設(shè)備 , 在化工領(lǐng)域中，它扮演著主力軍 的身份，它是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備，在化工設(shè) 備中占大約以上的比重。既然換熱器在化工生產(chǎn)中扮演如此重要的角色，那么如何設(shè)計(jì)出換熱效果 好，設(shè)備健全合理，三廢排放量更低，能源利用率更高，經(jīng)濟(jì)效益高的換熱器 是我們從事化工行業(yè)工作人員刻不容緩的職責(zé)。為了完成年產(chǎn)萬噸酒精的生產(chǎn)任務(wù)，設(shè)計(jì)換熱器的總體思路：在正常的生 產(chǎn)過程中，利用塔底的釜?dú)堃鹤鳛榧訜峤橘|(zhì)在塔底冷卻器中進(jìn)行第一次預(yù)熱， 然后用少量的水蒸汽便可在預(yù)

2、熱器中使原料液達(dá)到預(yù)期的溫度進(jìn)入精餾塔中。 塔頂酒精蒸汽經(jīng)過全凝器， 利用循環(huán)冷卻水作為冷卻介質(zhì)使酒精蒸汽轉(zhuǎn)為液體。 最后，在塔頂冷卻器中再次用冷卻水使其降到。輸送到儲(chǔ)裝罐中。關(guān)鍵詞：冷卻器。再沸器。全凝器。對(duì)流傳熱系數(shù)。壓降。列管式換熱器。 離心泵。目錄 第一章?lián)Q熱器的設(shè)計(jì) 概述流程技術(shù)指導(dǎo)文件的確定加熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)的選擇換熱器類型的選擇流體流動(dòng)空間的選擇流體流速的確定換熱器材質(zhì)的選擇換熱器壁厚的確定. 固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)管程結(jié)構(gòu)殼程結(jié)構(gòu)列管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算換熱器的設(shè)計(jì)步驟計(jì)算所涉及的主要公式第二章 設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算全塔物料恒算原料預(yù)熱器的設(shè)計(jì)和計(jì)算 確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件 根據(jù)定性溫度確

3、定物性參數(shù)換熱器的選擇塔頂全凝器的設(shè)計(jì)和計(jì)算 確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 換熱器的選擇塔頂冷卻器的設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 換熱器的選擇塔底冷卻器的設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 換熱器的選擇再沸器的設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 再沸器的工藝計(jì)算 第三章 附錄 符號(hào)說明 第四章 設(shè)計(jì)感想 參考文獻(xiàn)第一章 換熱器的設(shè)計(jì)概述工業(yè)生產(chǎn)過程，兩種物料之間的熱交換一般是通過熱交換器完成的 ，所以換熱器的設(shè)計(jì) 就顯的尤為重要 。進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)， 首先應(yīng)根據(jù)工藝要求確定換熱系統(tǒng)的流程技術(shù) 指導(dǎo)文件并選用適當(dāng)類型的

4、換熱器，確定所選換熱器中流體的流動(dòng)空間及流速等參 數(shù)，同時(shí)計(jì)算完成給定生產(chǎn)任務(wù)所在地需的傳熱面積， 并確定換熱器的工藝尺寸且根 據(jù)實(shí)際流體的腐蝕性確定換熱器的材料，根據(jù)換熱器內(nèi)的壓力來確定其壁厚。 流程技術(shù)指導(dǎo)文件的確定換熱器設(shè)計(jì)的第一步是確定 換熱系統(tǒng)的流程。 為了節(jié)約能源，提高熱量的利用率， 采用原料液冷卻塔底釜液， 這樣不僅冷卻了釜液又加熱了原料液， 既可以減少預(yù)熱原 料所需要的熱量， 又可減少冷卻水的消耗。 從冷卻器出來的釜液直接儲(chǔ)存， 從冷卻器 出來的原料液再通往原料預(yù)熱器預(yù)熱到所需的溫度。 塔頂蒸出的乙醇蒸汽通入塔頂全 凝器進(jìn)行冷凝， 冷凝完的液體進(jìn)入液體再分派器， 其中的回流到精

5、餾塔內(nèi)， 另進(jìn)入冷 卻器中進(jìn)行冷卻，流出冷卻器的液體直接儲(chǔ)存作為產(chǎn)品。選擇加熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)在換熱過程中加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的選用應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。除應(yīng)滿足加 熱和冷卻溫度外，還應(yīng)考慮來源方面，價(jià)格低廉，使用安全。我們本次課程設(shè)計(jì)所用 的加熱介質(zhì)是C的水蒸氣，冷卻介質(zhì)是選擇水。換熱器類型的選擇列管式換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、牢固，操作彈性大，應(yīng)用材料廣，歷史悠久，設(shè) 計(jì)資料完善， 并已有系列化標(biāo)準(zhǔn)， 特別是在高溫、 高壓和大型換熱設(shè)備中占絕對(duì)優(yōu)勢。 所以本次設(shè)計(jì)過程中的換熱器都選用列管式換熱器。由于本次設(shè)計(jì)過程中所涉及的換熱器的中冷熱流體溫差不大（小于°C）,各個(gè)換熱器的工作壓力在以下， 都

6、屬于低壓容器， 因固定管板式換熱器兩端管板與殼體連在 一起，這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、管子里面易清洗，所以可選擇列管式換熱器 中的固定管板式換熱器。流體流動(dòng)空間的選擇哪一種流體流經(jīng)換熱器的管程，哪一種流體流經(jīng)殼程，下列各點(diǎn)可供選擇時(shí)參考（ 以固定管板式換熱器為例 ） 。()不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，以便于清洗管子。()腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗 和檢修。()壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。()飽和蒸氣宜走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù) 與流速關(guān)系不大。()被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強(qiáng)冷卻效果。

7、()需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小 于殼程，且可采用多管程以增大流速。()粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流 動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低(>)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。在選擇流體流徑時(shí)，上述各點(diǎn)常不能同時(shí)兼顧，應(yīng)視具體情況抓住主要矛盾，例 如首先考慮流體的壓強(qiáng)、防腐蝕及清洗等要求，然后再校核對(duì)流傳熱系數(shù)和壓強(qiáng)降， 以便作出較恰當(dāng)?shù)倪x擇。流體流速的確定流體的流速對(duì)傳熱來說非常的重要， 因?yàn)樵跍魧拥膫鳠崾且粺醾鲗?dǎo)為主， 熱傳 導(dǎo)的傳熱速率小于對(duì)流傳熱。所以如果流速太小它形成的滯留層會(huì)很厚，會(huì)大大減小 傳

8、熱速率，又因如果流速太小雜質(zhì)會(huì)在壁面沉積也會(huì)導(dǎo)致傳熱速率的下降，提高流體在換熱器中的流速，可以增大對(duì)流體傳熱系數(shù)，減少污垢在管子表面上沉積的可能性， 即降低了污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增加，所需要傳熱面積減少，設(shè)備費(fèi)用降低。但是 流速增加，流體阻力將相應(yīng)加大，使操作費(fèi)用增加。所選擇流速時(shí)應(yīng)該綜合考慮。F表列出工業(yè)一般米用的流體流速范圍液體的種類一般液體易結(jié)垢液體氣體流速/管程>殼程>換熱器材質(zhì)的選擇在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、 操作溫度。流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來選取。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。碳鋼價(jià)格低，強(qiáng)度較高

9、，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕， 在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。 如一般換熱器用的普通無縫鋼管， 其常用 的材料為號(hào)和號(hào)碳鋼。在本次設(shè)計(jì)中所涉及的換熱器中的流體都是乙醇或水， 不存在腐蝕性。 所以本次 設(shè)計(jì)中的換熱器的管材和殼材都選用碳鋼。換熱器壁厚的確定一般內(nèi)壓容器厚度由應(yīng)滿足剛度和壓力的要求， 本次設(shè)計(jì)中所用到的換熱器內(nèi)部 壓降都不太大，都屬于常壓容器，所以換熱器的壁厚只要滿足剛度要求即可。 .固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)固定管板式換熱器的兩端和殼體連為一體， 管子則固定于管板上， 它的結(jié)構(gòu) 簡單。在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊。由于這種結(jié)構(gòu)使殼側(cè)清洗困難， 所以

10、殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。 當(dāng)管子和殼體的壁溫差大于C時(shí)，應(yīng)在殼體 上設(shè)置溫差補(bǔ)償膨脹節(jié)， 依靠膨脹節(jié)的彈性變形可以減少溫差應(yīng)力。 膨脹節(jié)的形 式較多，常見的有形、平板形和 Q形等幾種。由于形膨脹節(jié)的撓性與強(qiáng)度都比較好， 所以使用得最為普遍。當(dāng)管子和殼體的壁溫差大于C和殼程壓強(qiáng)超過時(shí)， 由于補(bǔ)償圈 過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。由此可見，這種換熱器 比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。管程結(jié)構(gòu)換熱管布置和排列間距常用換熱管規(guī)格有 巾x ,巾x（碳鋼）。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而 且管壁較薄。同時(shí)，對(duì)于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體

11、積的傳熱面積 更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。 所以，在管程結(jié)垢不很嚴(yán)重以及允許壓力降較 高的情況下，采用巾x直徑的管子更為合理。如果管程走的是易結(jié)垢的流體，則應(yīng)常 用較大直徑的管子，有時(shí)采用巾x或更大直徑的管子。這次用到的換熱器的壓力不大， 換熱器中流體沒有腐蝕性，所以選擇 巾X和巾x碳鋼管。管子與管板的連接方式的選擇 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接， 焊接和脹焊并用。 脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹， 產(chǎn)生 顯著的塑性變形， 靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。 脹接法一般用在管 子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不

12、超過，設(shè)計(jì)溫度不超過c的場合。 焊接法在高溫高壓條件下更能保證接頭的嚴(yán)密性。這次用到的換熱器內(nèi)流體溫度不高， 壓力不大，所以選擇脹接的方式連接管子和管板。殼程結(jié)構(gòu)殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要由折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組 成。由于各種換熱器的工藝性能、 使用的場合不同， 殼程內(nèi)對(duì)各種元件的設(shè)置形式亦 不同，以此來滿足設(shè)計(jì)的要求。 如當(dāng)殼程走的是蒸汽時(shí)不安裝折流板。 這次設(shè)計(jì)中的 原料預(yù)熱器和塔頂全凝器的殼程走的是蒸汽所以不安裝折流板。介質(zhì)在殼程的流動(dòng)方式有多種型式， 單殼程型式應(yīng)用最為普遍。 如殼側(cè)傳熱膜系 數(shù)遠(yuǎn)小于管側(cè)，則可用縱向擋板分隔成雙殼程型式。列管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算換熱器的

13、設(shè)計(jì)步驟. 了解換熱流體的物理化學(xué)性質(zhì)和腐蝕性能。. 由熱平衡計(jì)算傳熱量的大小，并確定第二種換熱流體的用量。. 決定流體通入的空間。. 計(jì)算流體的定性溫度，以確定流體的物性數(shù)據(jù)。. 初算有效平均溫差 , 一般先按逆流計(jì)算， 然后再校核 , 并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不 應(yīng)小于的原則，決定殼程數(shù)。. 選取經(jīng)驗(yàn)的傳熱系數(shù)值 , 計(jì)算傳熱面積。. 由系列標(biāo)準(zhǔn)選取換熱器的基本參數(shù)。所選換熱器面積應(yīng)為計(jì)算出的面積的倍。. 核算壓強(qiáng)降，校核傳熱系數(shù)，包括管程、殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算。假如核算 的值與原選的經(jīng)驗(yàn)值比值在之間，就不再進(jìn)行校核。如果相不在這個(gè)范圍，則需 重新假設(shè)值并重復(fù)上述以下步驟。計(jì)算所涉及的主要公

14、式A式中 傳熱速率 (即熱負(fù)荷 )，?？倐鳠嵯禂?shù)，/ (.°C )。與值對(duì)應(yīng)的換熱器傳熱面積，。A平均溫度差，C。. 熱負(fù)荷 ( 傳熱速率 )無相變傳熱=()=()相變傳熱 (蒸汽冷凝且冷凝液在飽和溫度下離開換熱器 )一(一)式中一一流體的質(zhì)量流量，/。流體的平均定壓比熱容，/ (C)。熱流體的溫度，C。冷流體的溫度，C。飽和蒸氣的冷凝潛熱，/。下標(biāo)和分別表示熱流體和冷流體，下標(biāo)和分別表示換熱器的進(jìn)口和出口 .平均溫度差一側(cè)恒溫，逆流與并流的平均溫差相等總傳熱系數(shù)初選換熱器時(shí)，應(yīng)根據(jù)所要設(shè)計(jì)的換熱器的具體操作物流選取的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，選定的的經(jīng)驗(yàn)值為選。確定了選用的換熱器后，需要對(duì)換熱器的

15、總傳熱系數(shù)進(jìn)行核算， 總傳熱系數(shù)的計(jì) 算按下列公式：式中。一一基于換熱器外表面積的總傳熱系數(shù)，/( . C ) 0、一一分別為管外及管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)，/( C ) 0、一一分別為管外側(cè)及管內(nèi)側(cè)表面上的污垢熱阻，(.C ) /;、一一分別為換熱器列管的外徑、內(nèi)徑及平均直徑。列管管壁厚度，。一列管管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，/ ( C ) 0.對(duì)流傳熱系數(shù)()對(duì)于低粘度流體(卩小于或等于倍常溫水的粘度)1 X I當(dāng)流體被加熱時(shí)，= 當(dāng)流體被冷卻時(shí)，= 式中：分別為流體的密度和粘度，/、一一分別為流體的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容(C )、？C ;管內(nèi)流速./。列管內(nèi)徑，。應(yīng)用范圍： >,=，管長與管徑之比，若V可

16、將式算出的a乘以()特征尺寸：管內(nèi)徑定性溫度：取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。()蒸汽在水平管束上冷凝時(shí)的冷凝傳熱系數(shù)若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計(jì)算冷凝傳熱系數(shù)：式中：冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù)，/ ( C)。P 冷凝液的密度，/。卩一一冷凝液的粘度，。丫一一飽和蒸汽的冷凝潛熱，。蒸汽的飽和溫度與壁溫之差，= 流體壓力降的計(jì)算式()管程壓力降二I直管中因摩擦阻力引起的壓力降。三 回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降，。一I結(jié)垢校正系數(shù)，無因次，© x的換熱管取。© x的換熱管取。 匚二串聯(lián)的殼程數(shù)。円管程數(shù)。E 阻力系數(shù)，列管換熱器管內(nèi)E()殼程壓力降0a二 流體橫過管束的壓力降 。二

17、J流體流過折流擋板缺口的壓力降k 結(jié)垢校正系數(shù)，無因次，對(duì)液體，取。對(duì)氣體，取。管子排列方式對(duì)壓力降的校正系數(shù)：三角形排列。正方形排列。正方形錯(cuò) 列。=殼程流體的摩擦系數(shù)。.R 橫過管束中心線的管數(shù)折流擋板間距，。殼體直徑，。折流擋板數(shù)目。_I按殼程流通面積計(jì)算的流速，。一般說來，流經(jīng)列管式換熱器允許的壓強(qiáng)降，液體為一，氣體為左右。第二章設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算全塔物料恒算根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知：塔頂產(chǎn)品乙醇的質(zhì)量萬噸，乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ,精 餾原料粗乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 二一,塔底殘液乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 一 ,乙醇的摩爾質(zhì) 量,水的摩爾質(zhì)量。求得原料預(yù)熱器的設(shè)計(jì)和計(jì)算確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件選擇換熱器的類型預(yù)熱器是把經(jīng)塔底

18、冷卻器加熱到C的原料液預(yù)熱到泡點(diǎn)C,采用壓力下C的飽和蒸汽進(jìn)行加熱。熱流體的進(jìn)出口溫度都是C,原料液的進(jìn)口溫度是C,出口溫度為Cc換熱器中兩流體溫度差不大，殼程壓力較小，故可選擇固定管板式換熱器。流動(dòng)空間和管材的選用設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為水蒸汽，冷流體為原料液乙醇，為使原料液出口溫度達(dá)到泡 點(diǎn)，令蒸汽走殼程，原料液走管程。根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù)冷流體的定性溫度為I C熱流體的定性溫度為C。根據(jù)定性溫度分別查取的物性參數(shù)如下：名稱密度P定壓比熱( C )導(dǎo)熱系數(shù)，(C )粘度卩汽化熱乙醇液X水(C)X水(C)X水蒸汽(C)X混合液體的物性參數(shù)計(jì)算式:含乙醇的乙醇液體在C下的物性參數(shù)如下:名稱密度0

19、定壓比熱(C )導(dǎo)熱系數(shù)(C )粘度卩乙醇液體X換熱器的選擇名稱密度因定壓比熱兇(C )導(dǎo)熱系數(shù)J(C )粘度兇乙醇液體X預(yù)熱器的工藝計(jì)算備注估算傳熱面積，初換熱器()熱負(fù)荷的計(jì)算 ()蒸汽的消耗量公稱直徑公稱壓力換熱面積兇管子尺寸© X管子數(shù)管長管中心距管程數(shù)管子排列方正三角形管程流通面積因()計(jì)算平均溫度差暫按單殼程、雙管程考慮，一側(cè)恒溫，求逆流時(shí)的平均溫度差:蒸汽 C-C原料液C-C°c°c()選值，估算傳熱面積參考化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的頁表中，取 (c) 傳熱面積：()初選換熱器型號(hào)由于兩流體溫度差為c( cc)，可選用帶有熱膨脹節(jié)的固定管板式 換熱器，

20、根據(jù)固定管板式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，初選的固定管板式換熱器型 號(hào)為：一。主要參數(shù)如下：因殼程通過的是水蒸汽，故不需加折流擋板，即 殼程流通面積因?yàn)闅こ套哒羝麩o折流擋板，所以 I 計(jì)算結(jié)果表明，管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計(jì)要求 .核算總傳熱系數(shù)()管程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)于低粘度流體,式中，I 一，原料液為被加熱流體，取()殼程對(duì)流傳熱系數(shù)若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計(jì)算冷凝傳熱系數(shù):式中、卩、P均為水在°C時(shí)液體的物性參數(shù)。為水在°C下的汽化熱。()污垢熱阻根據(jù)化工流體流動(dòng)與傳熱書中的附錄二十查得管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分 別為：()總傳熱系數(shù)式中為壁面材料碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)，由化工流體流動(dòng)

21、與傳熱書中的附錄十二查得(C )即計(jì)( C)計(jì)選，故所選擇的換熱器是合適的 該換熱器的安全系數(shù)為設(shè)計(jì)結(jié)果：選用固定管板式換熱器，型號(hào)：一。.接管的選擇()管程流體進(jìn)出口接管的選擇根據(jù)液體一般在管中的流速大小，選擇原料液進(jìn)出接管的流速 為 則接管內(nèi)徑為根據(jù)化工流體流動(dòng)與轉(zhuǎn)熱附錄二十二的冷軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇 規(guī)格為© X。故選擇的接管規(guī)格合適。()殼程流體進(jìn)口接管的選擇根據(jù)飽和蒸汽一般在管中的流速大小，選擇水蒸汽進(jìn)入接管時(shí)的蒸汽的流 速為r，則接管內(nèi)徑為根據(jù)冷軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為 © X故選擇的接管規(guī)格合適。塔頂冷卻器的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件選擇換熱器的類型塔

22、頂冷卻器是把C的含乙醇的飽和液冷卻儲(chǔ)存，熱流體的進(jìn)出口溫度 都是C,熱流體的出口溫度是C。采用冷卻水進(jìn)行冷卻，冷卻水的進(jìn)口溫 度是C,出口溫度是C .冷卻器中流體溫度差不大，殼里壓力是常壓，可選擇固定管板式換熱根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù)熱流體的定性溫度為根據(jù)定性溫度分別查取的物性參數(shù)如下:名稱密度P定壓比熱（ G導(dǎo)熱系數(shù)，（c）粘度卩乙醇液X水（C）X冷卻水（C）X含乙醇的乙醇液體在C下的物性參數(shù)如下:換熱器的選擇備注1估算傳熱面積，初選換熱器()熱負(fù)荷的計(jì)算-_()冷卻水消耗量 = ()計(jì)算平均溫差兩側(cè)變溫，平均溫差用逆流平均溫差校正。溜出液T冷卻水Jri逆流平均溫差()選擇，估算傳熱面積參照

23、化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的頁表，取二1 。傳熱面積：,故面積余度考慮的面積裕量在，由固定管板式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，可選換熱器型號(hào)：一。主要參數(shù)如下：公稱直徑公稱壓力換熱面積到管子尺寸© X管子數(shù)管長管中心距管程數(shù)管子排列方式正三角形管程流通面積勺實(shí)際換熱面積:合適。采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為:即選（C ）核算壓降管程壓降 -"- 其中曰 回二JP管程流速Hl對(duì)于碳鋼管取，取管壁粗糙度&，所以由化工流體流動(dòng)與轉(zhuǎn)熱書中頁的入一關(guān)系圖中可查得 入。（）殼程壓降由于殼程走乙醇蒸汽，所以，其中式中管子排列方式為正三角形，。取折流擋板間距 殼程流通面積為L_z

24、_ 。殼程流速為計(jì)算結(jié)果表明，管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計(jì)要求()總傳熱系數(shù))管程對(duì)流傳熱系數(shù)匚流體在管內(nèi)的流動(dòng)速度：下 式 中,原料液為被加熱流體，取)殼程對(duì)流傳熱系數(shù)若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計(jì)算冷凝傳熱系數(shù):式中、卩、P均為乙醇蒸汽在°C時(shí)液體的物性參數(shù)。為乙醇在°C下的汽化熱。()污垢熱阻根據(jù)化工流體流動(dòng)與傳熱書中的附錄二十查得管內(nèi)、外側(cè)污 垢熱阻分別為：總的傳熱系數(shù)：K 1(.C)所選擇的換熱器的傳熱系數(shù):因?yàn)椋汗蔬x擇合適設(shè)計(jì)結(jié)果：選用固定管板式換熱器，型號(hào)：一。.接管的選擇()管程流體進(jìn)出口接管的選擇根據(jù)液體一般在管中的流速大小，選擇原料液進(jìn)出接管的流速 為

25、，則接管內(nèi)徑為根據(jù)化工流體流動(dòng)與轉(zhuǎn)熱附錄二十二的冷軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格選擇規(guī)格為© Xo核算流速n1故選擇的接管規(guī)格合適。()殼程流體進(jìn)口接管的選擇根據(jù)飽和蒸汽一般在管中的流速大小，選擇水蒸汽進(jìn)入接管時(shí)的 蒸汽的流速為，則接管內(nèi)徑為根據(jù)冷軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為 © X。核算流速= 1故選擇的接管規(guī)格合適。再沸器的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件選擇換熱器的類型再沸器是把C的含乙醇的部分塔底液加熱產(chǎn)生蒸汽回到塔 底，蒸汽沿塔上升，在塔內(nèi)汽液兩相進(jìn)行熱質(zhì)交換。設(shè)計(jì)米用卜c 的水蒸汽對(duì)塔底液加熱。熱流體的進(jìn)出口溫度為C,冷流體的進(jìn) 出口溫度是C,兩相均發(fā)生相變。再沸器中流體溫度

26、變化不太大， 可選擇固定管板式換熱器。.確定流體的流經(jīng)由于部分塔底液可能含有渣滓，走管程利于清洗，且部分塔底 液可通過熱流體的傳熱提咼溫度，使其汽化。水蒸汽走殼程可通 過殼壁面向空氣中散熱，有利于冷卻。所以部分塔底液走管程， 水蒸汽走殼程。換熱器內(nèi)的流體沒有腐蝕性，所以選用碳鋼管， 可降低設(shè)備費(fèi)。根據(jù)疋性溫度確疋物性參數(shù)熱流體的疋性溫度為1。冷流體的疋性溫度為xj|再沸器的工藝計(jì)算.估算傳熱面積，初選換熱器()再沸器的物料衡算3()熱負(fù)荷的計(jì)算三 ()水蒸汽的消耗量離心泵的選型與計(jì)算輸送的液體是的乙醇溶液 物性參數(shù)：X 00由于是碳鋼管所以 4 ，則 X | 所以由I"圖查的 又直管

27、長25直管壓降為又 在管路中又個(gè)截止閥，個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閥，個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭截止閥：.一標(biāo)準(zhǔn)閥： （全開）標(biāo)準(zhǔn)彎頭：一出口阻力系數(shù)：丨所以局部阻力壓降為：換熱器的壓降為又因?yàn)檩斔偷囊后w為有機(jī)溶劑，屬于易燃易爆物品，所以要求必 須有較高的密封性能，故選用油泵（型）。根據(jù)，從油泵系列中選取型離心泵。在-n ()由于輸送液體的密度小于水的密度，所以不需核算軸功率從上述的數(shù)據(jù)來看，泵所提供的流量和揚(yáng)程均大于管路系統(tǒng)的 要求值，留有一定的裕量。附錄換熱器外殼直徑折流板間距摩擦系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)©校正系數(shù)P密度汽化潛熱 管徑粗糙度壁厚1粘度E阻力系數(shù)管長下標(biāo)：冷流體 熱流體管內(nèi) 總傳熱系數(shù)壓力流體速度 對(duì)流傳熱系數(shù)圓

28、缺高度叵折流板數(shù)雷諾數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)怒賽爾特準(zhǔn)數(shù)程數(shù)污垢平均管傳熱面積設(shè)計(jì)感想生命的每一次綻放， 都會(huì)開出美麗的花朵。 生活的每一次努力， 都會(huì)有意想不到 的收獲，恰似這次化工原理課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了大概兩個(gè)周。時(shí)間是那么的短，收獲卻 是那么的多。課程設(shè)計(jì)這個(gè)名詞是我們第一次接觸與聽說， 所以，開始的時(shí)候， 它的一切對(duì)于 我們而言都是那么的陌生和神秘。 在老師的循循善誘和細(xì)心指導(dǎo)下， 我們第一次掀起 了它的面紗，并且和它開始了相依為命的兩個(gè)周的旅程。在本次旅程中，我們有我設(shè)計(jì)的題目是乙醇生產(chǎn)過程中， 精餾系統(tǒng)換熱器的設(shè)計(jì)， 雖然題目相同， 但是每組同學(xué)都因乙醇年產(chǎn)量的不同而不同。 我們組是由五我組成的 一個(gè)集體，我們五我的起點(diǎn)相同，終點(diǎn)卻會(huì)各不相同的。在最初的幾天，我們?cè)O(shè)計(jì)的 進(jìn)程很慢，而且問題不斷出現(xiàn)， 屢屢碰壁。我們?cè)谝环N山重水復(fù)疑無路的狀態(tài)理摸索。 為了找到一個(gè)正確而高效的設(shè)計(jì)途徑， 我們一起查閱資