化工原理课程设计(原料预热器①).docx
书目、设计题目O二、设计侬据O三、设计要求O第I节，物料毒算、热爱衡算O1.Wita塔物料衡尊O2 .冷凝器物料衡匏及热星衡糅53 .产品冷却器物料所算及热业衡比74 .原料预热器1的物料衡算及热价闹灯85 .原料预热器2）的物料衡芽及热匏衙飘96 .再沸器的物料衡版及热圻衡算107 .物料所算汇总表I1.8 .热依街口及换热器要求汇总表12第2节：列管式换热事选型及校核（原料颈羯叁）141 .初选原料预热瑞1规格142 .核算总传热系数20第3节：所选国定管板式换热叁的结构说明221.管程结构222 .亮体结构233 .其他主要附件23第J节，换德器的主要结构和计算结果24第5节,参考文献及贵料2526设计佞务书一、做针Gth乙醇水精储系统换热器设计二，奴夕岸：1、产量：7万吨2、年工作时间：330天3、原料乙醇：浓度50%（质量），出库温度254、产品乙醉：浓度95%（质量），入库温度W45C5、乙醇回收率:99.5%6、原料乙醇泡点进料,回流比R=1.1.51U7、循环冷却水进口温度：30C8、再沸常饱和水蒸气温度：1509、系统散热损失：不考虑系统散热损失10、换热器KA值裕度:2040%11、原料预热器（2）设计三、奴什#声：第1节:物料衡算、热量衡算1.精慵塔物料衡算乙醇、水的相对分子质量为MZJw=46.07gmo1.,M水=18.02gmo1.由原料乙醇侦量浓度为50%得原料乙醇的摩尔分率为：75()%/M乙髀v-50%M乙肿+50%M水50%46.0750%/46.07+50%/18.02=0.2812由产品乙醉质量浓度为95$得产品乙醇的摩尔分率为:X_95%M乙醉95%M乙酹+5%M水95%/46.0795%/46.07+5%/18.02=0.8814原料F、塔顶僧出液D的平均相对分子质量：f=XfxM乙砰+(1-XF)XM水=0.2812×46.07+(1.-0.2812)×18.02=25.9TgJnM)I而D=XDXM乙醉+(1-XD)XM水=0.8814x46.07+(1-0.8814)x18.02=42.74g/”“塔顶产品流率D：D=-X(330x24)，7×107-42.74x(330x24"=206.79hno1./h=8.838x10'依？由乙醇回收率=爵=99.5%得:出口接管取管内液体流速为1.ms,接管内无相变，温度对液体密度影响很小，故与进口内径一样。故取标准管径为中85mmX8mm管程流体(循环水)进出口接管取接管内循环水的流速为2ms,则接管内径d=K=H三三74F三0054wWUV3.14×1取标准管径为和mX6mm,其余接管略。(6)初选同定板式换热得双将公称直径DN/mm400公称压力PNZMpa1管程数Np7管子根数91中心管子数11管子直径d/tnm25nun×2.5mm.换热管长度1./mm6000换热面积SZm236.4管子排列方法中心线采纳正方型排列，两侧采纳正三角形排列冷凝器的实际传热面积:4O.O321-O.O252243.1.4O.O25StI=W-S0.020=0.1×0.41一竺至=().(X)875m2I0.032JK=5.46x.0-=0624w/5500.00875rd/M一°02°0.624858.72_1999s%一一0.538×IO5m三>=qA4=4.08x10>x0,538x10-=6jm0.35613ai,=0.36&RCjsSprXx。95=0.36×-6-×I9919.8"55×6.164(W×0.950.02=2585.2»v/(wrC,r)(3)ft定污垢热用【查涂伟萍.化工过程及设备设计P2S表1-15壁面污垢热阻】:=1.76×IO-4(m2X)W(有机液体)尺=2.1Xi。"*(m2.cC)W(河水)(4)计数总传热系数K当换热管为碳钢时，=45.4W(m)+(，+2JXUT卜至+3xW,+1.76xI04V4014)2045.42252585.2=834.81.VO11C)(5)校核换热器KAGt=8348x435-2548%O=34-K依AH25480【查匡国柱化工单元过程及设备课程设计P76式3-36则该换热器的裕度符合生产要求。第3节:所选固定管板式换热器的结构说明1.管程结构(1)管子在管板上的固定由于操作温度高于30C,所以选用焊接形式，此种方式的优越性表现在：管板孔加工要求低，加工简便，焊接强度高，在高温高压下仍能保持连续的紧密性等。(2)管子的排列此换热器的传热管采纳小25mmX2.5mm的规格，采纳正三角形排列，由于是焊接，则管间距(管中心的间距)t与管外径比的比值为1.25。(3)管板管板的作用是揩受热管束连接在一起，并将管程和光程的流体分隔开来。管板与管子的连接可胀接或焊接，所设计换热器的连接方式为焊接。管板与壳体的连接有可拆连接和不行拆连接两种，固定管板常用不行拆连接，两端管板干脆焊在外壳上并兼作法兰，拆卜.顶益可检查可检修胀口或清洗管内，所设计的换热器选择此方式连接。(4)封头和管箱封头和管箱位于壳体两端，其作用是限制及安排管程流体。由于所设计的换热器的壳体直径较小，故采纳封头，接管和封头可采纳法兰连接，街头与壳体之间用螺纹连接，以便卸下封头，检查和清洗管子。2 .壳体结构(1) 壳体壳体呈圆筒形，壳壁焊有接管，采纳不锈钢管制成(由于碳钢的数据查不到)。在壳程进口接管处装有防冲板，以防止进口流体干脆撞击管束上部的管排，因为流体的撞击会侵蚀管子，并引起振动。(2)折流挡板折流挡板的主要作用是引导壳程流体反爱的变更方向作错流流淌，以加大壳程流体流速和湍流速度，致使壳程传热系数提高，另外折流挡板还起了支撑管子的作用，防止管束振动和弯曲。所设计的换热器选用圆缺形折流挡板，切缺率(切掉圆弧的高度与壳内径之比)为25%,采纳垂宜放置。3 .其他主要附件(1)旁通挡板为防止壳体和管束之间间隙过大，流体不通过管束而通过这个问隙旁通，采纳旁通挡板。(2)假管此换热器不设置假管(3)拉杆和定距管为了使折流挡板能牢匏地保持在肯定位置上，采纳拉杆和定距管。(4)防冲挡板在壳程进口接管处装有防冲挡板，可防止进口流体干脆冲击管束而造成管子的侵蚀管束振动，还有使流体沿管束匀称分布的作用。第4节:换热器的主要结构和计算结果换热器形式：固定管板列管式换热器换热面积(m2)：239.57工艺参数名称管程壳程管子规格(Mn)425mmX2.5mm物料名称水原料管子数量：91操作温度(C)(进/出)100/5041.4/66管长(mm)6000流体密度(kgm1)974.8858.7折流板数量59流速(ms)10.8折流板间距100传热量(kW)470.56kw切口高度25%总传热系数(Wm2K")892.4壳体内径(mm)400对流传热系数(Wm2K")53402585.2污垢系数(m2'C/W)1.76X10*2.1×10'程数101第5节:参考文献及资料(1)化工原理(上下册)陈敏恒丛德滋方图男齐鸣章编著化学工业出版社(2)化工过程及设备设计涂伟萍陈佩珍程达芳编化学工业出版社(3)化工单元过程及设备课程设计匡国柱史启才主编化学工业出版社主要符号说明符号意义计*单位F加料流率kmo1./hXf进料液组成摩尔数I)气相产物流率kno1.h气相产物组成摩尔分数W塔斧液相产物流率kmo1./hX,塔斧液相产物摩尔组成分数n回收率<1加料热状态汽化潜热kj/kgK传热系数W/(m,K)1.回流液流量kmo1./hV精懒段塔内的上升蒸汽流量kmo1./h1.提储段下降的液体流量kmo1./hV提值段上升的蒸汽流量kmo1./hQ传热量kj/kmo1.R回流比NT管子总数热导率W/(mK)U粘度PasO流体密度kgm'Cp流体的定压比热容kJ/(kgK)t.对数平均温度差,cd管径m入I膜温下凝液的导热系数HmP1.膜温下凝液的密度kgmsP1.膜温下凝液的粘度PasG冷凝负荷kg/msg重力加速度ms'H1每根管的蒸发量kg/sd,管外径m1蒸发管长mD壳体内径mPr普朗特数Re雷诺数港久米后另科工艺流程由。
