食品科学与工程专业课程设计——换热器毕业论文.doc

第一章 换热系统的流程方案的确定1.1换热系统的流程方案的设计 进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。流程方案的初步设计中，考虑使用塔底残液的废热来预热原料液，达到废热再利用的效果，实现节能减排。本次换热系统为精馏系统的换热设备，包括原料预热器，塔顶全凝器，塔顶产品冷却器，塔底再沸器，塔底残液冷却器。对原料预热器和塔顶产品冷凝器进行精算，塔顶冷却器和塔底残叶冷却器只作初算，而塔底再沸器不作要求。1.2 换热器设计方案的确定1.2.1换热器类型的选择对于所选择的换热器，应尽量满足以下要求：具有较高的传热效率、较低的压力降；重量轻且能承受操作压力；有可靠的使用寿命；产品质量高，操作安全可靠；所使用的材料与过程流体相容；设计计算方便，制造简单，安装容易，易于维护与维修。 在实际选型中，这些选择原则往往是相互矛盾、相互制约的。在具体选型时，我们需要抓住实际工况下最重要的影响因素或者说是所需换热器要满足的最主要目的，解决主要矛盾。本文中两流体温差介于50和70之间的选择带补偿圈的固定管板式换热器，小于50的选择固定管板式换热器。根据制定的流程方案，可选择带补偿圈的和不带补偿圈的固定管板式换热器，此类换热器的结构简单，价格低廉，宜处理两流体温差50到70且壳方流体较清洁及不宜结垢的物料，流体压强不高于600Kpa的情况。1.2.2固定管板式换热器结构的确定固定管板式换热器由管板、壳体、封头等组成。固定管板式换热器最容易出现的故障就是管子和管板连接部分泄漏。所以必须注意固定管板式换热器的连接方法和质量。固定管板式换热器主要分为管程和壳程两大部分。1.2.2.1管程结构 换热器管程由换热管、管板、封头或管箱组成。1、换热管布置和排列间距 管束的多少和长短由传热面积的大小和换热器结构来决定，它的材质选择主要考虑传热效果、耐腐蚀性能、可焊性等。常用管径和壁厚有192，252.5等；管长有1500mm、2000mm和3000mm；材料有普碳钢或不锈钢等。在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下，采用19mm2mm直径的管子更为合理。这次用到的换热器的压力不大，换热器中流体没有腐蚀性，所以选择252.5 mm碳钢管。本次设计采用252.5 mm碳钢管。换热管管板上的排列方式有正方形直列、正三角形排列、同心圆排列，正三角形排列比较紧凑，管板利用率高，管外流体湍动程度高，对流传热系数大，但管外清洗较困难；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。本次设计选择正三角形的排列方式。2、管子与管板及其连接方式的选择管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。列管式换热器管板是用来固定管束连接壳体和端盖的一个圆形厚板，它的受力关系比较复杂。厚度计算应根据我国“钢制压力容器设计规定”进行，一般采用20到30个毫米的。管板与管子的连接可胀接，焊接和胀焊并用。焊接法应用广泛，这次用到的换热器内流体温度不高，压力不大，所以选择焊接的方式连接管子和管板。3、封头、管箱的确定列管式换热器管箱即换热器的端盖，也叫分配室。用以分配液体和起封头的作用。压力较低时可采用平盖，压力较高时则采用凸形盖，用法兰与管板连接。检修时可拆下管箱对管子进行清洗或更换。1.2.2.2 壳程结构 壳程内的结构，主要由折流板、支承板、纵向隔板及缓冲板等元件组成。1、换热器壳体的确定根据管间压力、直径大小和温差力决定它的壁厚；由介质的腐蚀情况决定它的材质。直径小于400mm的壳体通常用钢管制成，大于400mm的用钢板卷焊而成。根据工作温度选择壳体材料，有防腐要求时，大多考虑使用复合金属板。2、列管式换热器折流板的作用是；增强流体在管间流动的湍流程度；增大传热系数；提高传热效率。同时它还起支撑管束的作用。这次设计中的原料预热器和塔顶全凝器的壳程走的是蒸汽所以不安装折流板。1.2.3流体流动空间的选择在列管式换热器的设计计算过程中，需要预先确定哪一种流体走管程，那种流体走壳程，成为流体流动空间的选择。影响选择结果的因素很多，主要从以下三方面考虑：1.传热效果（1）粘度大的流体或流量小的流体宜走管程。将两流体中热阻较大的一方安排在壳程，可提高对流传热系数，强化传热。（2）待冷却的流体宜走壳程，便于传热。2.设备结构高压的流体、腐蚀性的流体宜在管内流过。3.清洗方便不洁净的或易结垢的流体宜走管程，便于清洗管子。饱和蒸汽一般通入壳程以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，壳程可不必清洗。1.2.4 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。因此，应选择适当流速。下表列出工业一般采用的流体流速范围。液体的种类一般液体易结垢液体气体流速ms管程0.531530壳程0.21.50.53151.2.5流体进出口温度的确定为了节省水，可提高水的出口温度，但传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量。设计时可采取冷却水两端温差为810。缺水地区选用较大的温度差，水源丰富地区选用较小的温度差。对于热流体的温差可根据工艺要求计算。1.2.6接管的确定接管的选择与流体的流速和流量有关。冷凝器的管程进出口接管直径通常直径较大采用热轧无缝钢管，管壁较厚，壳程流体出口接管选择冷轧无缝钢管。这次设计的为酒精精馏换热器，压力、流量都不大，所选接管的壁厚也不大。1.2.7管程和壳程数的确定当管内流体流量较小时，会使管内流速较低，对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，将导致管程流体阻力增加，面积的利用率也降低。这次采用单壳程多管程（2、4）固定管板式换热器。1.3固定管板式换热器的设计计算1.3.1设计计算步骤1.3.1.1 系统物料衡算 根据产量要求，计算换热系统的原料量、产品量，再进一步确定所需计算的换热器，逐步进行换热器的选用。1.3.1.2 选用换热器 1、热负荷的计算，冷却介质用量的计算或加热介质用量的计算； 2、平均温度差的计算，当两侧流体均为变温传热时，应进行温度差的校正； 3、流动空间的选择； 4、初估总传热系数，计算换热面积，初选换热器。1.3.1.3核算总传热系数 计算管程、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，在计算总传热系数K计。比较K计和K选，若K计/K选=1.1-1.25,则初选的设备合格。否则需另设K选值，重复以上计算步骤。1.3.1.4计算管、壳程压强降计算出选设备的管、壳程流体的压强降，如超过工艺允许的范围，要调整流速，再确定管程数，或选择另一规格的换热器，重新计算压强降直至满足要求为止。1.3.1.5接管尺寸计算1.3.2传热计算的主要公式1.3.2.1 传热速率方程式及相关计算公式 Q=KStm 式中 Q传热速率(即热负荷)，W； K总传热系数，W(m2)； S与K值对应的换热器传热面积，m2； tm平均温度差，。1. 热负荷(传热速率)Q无相变传热 QWhCph(T1-T2)WcCpc(t2-t1) 相变传热(蒸汽冷凝且冷凝液在饱和温度下离开换热器)QWhrWcCpc(t2一t1) 式中W 流体的质量流量，kgh；Cp流体的平均定压比热容，J(kg)；T 热流体的温度，；t冷流体的温度，；r饱和蒸气的冷凝潜热，kJkg。下标h和c分别表示热流体和冷流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。2 .平均温度差tm一侧恒温 ,逆流与并流的平均温差相等两侧变温，平均温差用逆流平均温差校正-温差校正系数，,其中 3. 总传热系数K初选换热器时，应根据所要设计的换热器的具体操作物流选取K的经验数值，选定的K的经验值为K选。确定了选用的换热器后，需要对换热器的总传热系数K进行核算，总传热系数K的计算按下列公式：式中 K0基于换热器外表面积的总传热系数，w(m2)；ho、hi分别为管外及管内的对流传热系数，w(m2)；Rso、Rsi一分别为管外侧及管内侧表面上的污垢热阻，(m2)w;do、di 、dm分别为换热器列管的外径、内径及平均直径,m；b列管管壁厚度, m； k一列管管壁的导热系数，w(m)。4.对流传热系数(1)对于低粘度流体(小于或等于2倍常温水的粘度) 当流体被加热时，n0.4当流体被冷却时，n0.3式中：、分别为流体的密度和粘度，kgm3、Pas；、Cp分别为流体的导热系数和比热容,w/(m)、J/kg;u管内流速ms；d列管内径，m。应用范围：Rel0000，Pr0.7-160，管长与管径之比L/d60，若L/d60可将上式算出的乘以（1+ （d/L）0.7）特征尺寸：管内径d定性温度：取流体进、出口温度的算术平均值。(2)蒸汽在水平管束上冷凝时的冷凝传热系数 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式计算冷凝传热系数：式中： 冷凝液的导热系数，w(m)；冷凝液的密度，kgm3。； 冷凝液的粘度，Pas；饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg；t蒸汽的饱和温度与壁温之差，tts-tw 此处取t=5nc水平管束在垂直列上的管数；5换热器实际传热面积根据选定换热器的管径、管长和管数可计算所选换热器的实际传热面积Sp。 实际传热面积应该比所需传热面积大一些，称为面积裕度，一般面积裕度控制在10%-30%比较合适。1.3.2.2计算流体压降的主要公式一般说来，流经列管式换热器允许的压强降，液体为10100 kPa，气体为110 kPa左右。（1）管程压力降直管中因摩擦阻力引起的压力降Pa；回弯管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa；结垢校正系数，无因次，252.5mm的换热管取1.4；192mm的换热管取1.5；串联的壳程数；管程数。 阻力系数，列管换热器管内=3（2）壳程压力降流体横过管束的压力降Pa；流体流过折流挡板缺口的压力降Pa；结垢校正系数，无因次，对液体，取1.15；对气体，取1.0；F管子排列方式对压力降的校正系数：三角形排列F=0.5；正方形排列F=0.3；正方形错列F=0.4；壳程流体的摩擦系数；横过管束中心线的管数B折流挡板间距，m；D壳体直径，m；折流挡板数目；按壳程流通面积So计算的流速，m/s。第二章 设计的工艺计算2.1 全塔物料恒算根据设计要求可知：塔顶产品乙醇的质量D=2.8万吨，乙醇的质量分数XD=0.92,精馏原料粗乙醇的质量分数XF=0.5,塔底残液乙醇的质量分数XW=0.005. 由 求得回流比：R=2所以 V=L+D=3D=32.2 原料预热器的设计和计算 2.2.1 确定设计方案 1选择换热器的类型预热器是把经塔底冷却器加热到20的原料液预热到泡点81.9，采用0.2MPa压力下120的饱和蒸汽进行加热。热流体的进出口温度都是120，原料液的进口温度是20，出口温度为81.9。换热器中两流体温度差不大，壳程压力较小，故可选择固定管板式换热器。2流动空间和管材的选用设计任务的热流体为水蒸汽，冷流体为原料液乙醇。由于蒸汽比较干净不易结垢，所以蒸汽走壳程以便于及时排除冷凝液，原料液中可能含有杂质、易结垢，而粘度大、流量较小的原料液中的水为易结垢液体，所以原料液走管程便于清洗管子，此外还可以提高流速以增大其对流传热系数。蒸汽的温度大于原料液的温度，蒸汽走壳程，原料液走管程，有利于减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。因此，为使原料液出口温度达到泡点，令蒸汽走壳程，原料液走管程。因碳钢管价格低强度好，预热器中的流体没有腐蚀性，所以选用碳钢管。 2.2.2 根据定性温度确定物性参数热流体：120120 定性温度为冷流体：2081.9 定性温度为t =50.95。根据定性温度分别查取的物性参数如下：名称密度Kg/m3定压比热CpkJ/(Kg)导热系数W/(m)粘度Pas汽化热rkJ/kg乙醇液（50.95）868.933.5000.46877.567610-4水(120)943.14.2500.68562.37310-4水蒸汽(120)1.11992.2060.02591.3510-52205.22.2.3换热器的衡算原料预热器的工艺计算备注1.估算传热面积，初换热器(1)热负荷的计算(2)蒸汽的消耗量(3)计算平均温度差一侧恒温，求逆流时的平均温度差：蒸汽 T 120 120原料液t 20 81.9t 100 38.1 初选K估算传热面积，参照换热器，取K选=770 W/(m2)传热面积S： (5)初选换热器型号由于两流体温差大于50，小于70，可选用带有补偿圈的固定管板式换热器。根据固定管板式换热器的系列标准，初选的固定管板式换热器型号为：JB/T 4715-92主要参数如下：公称直径273mm管子尺寸252.5管子数n32管长L/mm4500管中心距mm32管程数Np2管子排列方式正三角形管程流通面积/0.0050实际换热面积SO 采用此换热面积的换热器，则要求过程的总传热系数为：2.核算压降 (1)管程压降 其中,管程流速 雷诺数 10000(湍流)对于碳钢管,取管壁粗糙度=0.1mm，所以由化工流体流动与转热书的-Re关系图中可查得 =0.038。 (2)壳程压降,其中Fs=1（气体），Ns=1。 因管子排列方式为正三角形，所以 F=0.5。壳程流通面积当量直径=壳程流速 雷诺数 7024.56 因壳程通过的是水蒸汽，故不需加折流挡板，即NB=0，因此。计算结果表明,管程和壳程的压降均能满足设计要求。3.核算总传热系数(1)管程对流传热系数对于低粘度流体，所以 (2)壳程对流传热系数 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式计算冷凝传热系数：式中、均为水在120时液体的物性参数。为水在120下的汽化热。(3)污垢热阻根据化工流体流动与传热书中的附录二十查得管内、外侧污垢热阻分别为：(4)总传热系数K即K计=867.51W/(m2)K计/K选=867.51/770=1.127K计/K0=867.51/601.17=1.44故所选择的换热器是合适的。设计结果：选用固定管板式换热器，型号：JB/T 4715-924.接管的选择(1)管程流体进出口接管的选择 根据液体一般在管中的流速大小，选择原料液进出接管的流速为，则接管内径为根据化工流体流动与转热附录二十二的热轧无缝钢管的标准规格选择规格为45mm3mm,di=39mm=0.039m核算流速 故选择的接管规格合适。(2)壳程流体进口接管的选择根据饱和蒸汽一般在管中的流速大小，选择水蒸汽进入接管时的蒸汽的流速为，则接管内径为根据热轧无缝钢管的标准规格选择规格为95mm3.5mm,di=89mm=0.089m核算流速 故选择的接管规格合适。（3）壳程流体出口接管的选择根据液体一般在管中的流速大小，选择冷凝液流出接管时的流速为，则接管内径为根据化工流体流动与转热附录二十二的冷轧无缝钢管的标准规格选择规格为28mm0.5mm，di=27mm=0.027m核算流速 故选择的接管规格合适。Wc=F=kg/hQ=WWh=0.1950Kg/sS=8.71m2冷热流体温度差为64.15，介于50和70，可选用带有补偿圈的固定管板式换热器。换热器型号为：JB/T 4715-92Reo=7024.56=0.716=1785.27w/(m2)K=867.51W/(m2)K计/K选=1.127，K计/K0=1.44管程流体进出口接管选择规格为45mm3mm的热轧无缝钢管壳程流体进口接管选择规格为95mm3.5mm的热轧无缝钢管壳程流体出口接管选择规格为28mm0.5mm的冷轧无缝钢管2.3塔顶冷凝器的设计和计算 2.3.1确定设计方案 1、选择换热器的类型。 全凝器是把78.3的含乙醇92%的蒸汽冷凝为78.3的的饱和液体，冷却水的进口温度是15，由于呼和浩特地区是缺水地区，所以选择冷却水的出口温度为25。全凝器中两种流体温度变化不大（50-70），选择带补偿圈的固定管板式换热器。 2、流动空间和管材的选用。 由于蒸汽是热流体且比较干净不易结垢，蒸汽走壳程便于散热，可提高冷却效果，不必清洗管子而且便于及时排除冷凝液。粘度大，流量较小的冷却水易结垢走管程便于清洗管子，此外还可以提高流速以增大其对流传热系数。所以，蒸汽走壳程，冷却水走管程。因碳钢管价格低强度好，全凝器中的流体没有腐蚀性，所以选用碳钢管。2.3.2 根据定性温度确定物性参数热流体T 78.3 78.3冷流体t 15 25 t 63.3 53.3冷流体的定性温度为热流体的定性温度为T=78.3。根据定性温度分别查取的物性参数如下：名称密度Kg/m3定压比热CpkJ/(Kg)导热系数，W/(m)粘度Pas汽化热rkJ/kg92%乙醇（78.3）748.763.840.1754.7610-41111.7692%乙醇蒸气（78.3）1.4041.033710-5冷却水(20)998.24.1830.59851.004310-32.3.3 换热器的衡算塔顶冷凝器的工艺计算备注1.估算传热面积，初选换热器。(1)热负荷的计算 Q=(2)冷却水的消耗量=(3)计算平均温度差按单壳程、双管程考虑，一侧恒温，求逆流时的平均温度差：热流体T 78.3 78.3冷流体t 15 25 t 63.3 53.3 (4)初选K值，估算传热面积由表3，取K选=800.传热面积S：=由于两流体温差为58.17（5070），选择带有补偿圈的固定管板式换热器。根据固定管板式换热器的系列标准，初选的固定管板式换热器型号为：JB/T 4715-92主要参数如下：公称直径700mm管子尺寸192管子数n574管长L/mm3000管中心距mm25管程数Np2管子排列方式正三角形管程流通面积/0.0507实际换热面积SO 面积裕度%面积裕度为29.8%在10%-30%之间，说明所选换热面积合适。采用此换热面积的换热器，则要求过程的总传热系数为：2.核算压降 (1)管程压降 其中,管程流速 雷诺数10000(湍流)对于碳钢管,取管壁粗糙度=0.1mm，所以由化工流体流动与转热书的-Re关系图中可查得 =0.040。 (2)壳程压降,其中Fs=1（气体），Ns=1。 因管子排列方式为正三角形，所以 F=0.5。壳程流通面积当量直径=壳程流速 雷诺数 因壳程通过的是水蒸汽，故不需加折流挡板，即NB=0，因此。计算结果表明,管程和壳程的压降均能满足设计要求。3.核算总传热系数(1)管程对流传热系数对于低粘度流体，所以(2)壳程对流传热系数 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式计算冷凝传热系数：式中、均为水在120时液体的物性参数。为水在120下的汽化热。(3)污垢热阻根据化工流体流动与传热书中的附录二十查得管内、外侧污垢热阻分别为：(4)总传热系数K即K计=997.01W/(m2)K计/K选=997.01/800=1.246K计/K0=997.01/616.4=1.62故所选择的换热器是合适的。设计结果：选用固定管板式换热器，型号：JB/T 4715-924.接管的选择(1)管程流体进出口接管的选择 根据液体一般在管中的流速大小，选择原料液进出接管的流速为，则接管内径为根据化工流体流动与传热附录二十二的热轧无缝钢管的标准规格选择规格为245mm6.5mm,di=232mm=0.232m核算流速 故选择的接管规格合适。(2)壳程流体进口接管的选择根据饱和蒸汽一般在管中的流速大小，选择水蒸汽进入接管时的蒸汽的流速为，则接管内径为根据热轧无缝钢管的标准规格选择规格为377mm26mm,di=325mm=0.325m核算流速 故选择的接管规格合适。（3）壳程流体出口接管的选择根据液体一般在管中的流速大小，选择冷凝液流出接管时的流速为，则接管内径为根据化工流体流动与传热附录二十二的冷轧无缝钢管的标准规格选择规格为127mm5mm，di=117mm=0.117m核算流速 故选择的接管规格合适。Wh=V=1.17Kg/hQ=Wc=86.30kg/sK选=800S=77.57m2由于两流体温差为58.17（5070），选择带有补偿圈的固定管板式换热器型号为：JB/T 4715-92S0=100.68面积裕度为29.8%在10%-30%之间，说明所选换热面积合适。K0=616.Reo=0.4992=6684.45w/(m2)K=997.01W/(m2)K计/K选=1.246，K计/K0=1.62管程流体进出口接管选择规格为245mm6.5mm的热轧无缝钢管壳程流体进口接管选择规格为377mm26mm的热轧无缝钢管壳程流体出口接管选择规格为127mm5mm的冷轧无缝钢管2.4 塔顶冷却器的设计2.4.1 确定设计方案 1选择换热器的类型塔顶冷却器是把78.3的含乙醇92%的饱和液冷却储存，热流体的进口温度都是78.3，热流体的出口温度是25。冷却水的进口温度是15，出口温度是25.冷却器中流体温度差不大，壳里压力是常压，可选择固定管板式换热器。 2确定流体的流经和管材。 由于冷却水可能含有渣滓,走管程利于清洗，由于壁面的原因热流体走壳程有利于提高冷却效果，所以塔顶馏出液走壳程，冷却水走管程。换热器内的流体没有腐蚀性所以选用碳钢管，可降低设备费。 2.4.2 根据定性温度确定物性参数热流体 T 78.3 25冷流体t 35 15（呼和浩特地区水温15）t 43.3 10热流体的定性温度为。冷流体的定性温度为。根据定性温度分别查取的物性参数如下：名称密度Kg/m3定压比热CpkJ/(Kg)导热系数k，W/(m)粘度Pas汽化热rkJ/kg冷却水(20)998.24.1830.59891.00510-32.4.3 换热器的衡算塔顶冷却器的工艺计算备注1.估算传热面积(1)热负荷的计算（2）冷却水消耗量(3)计算平均温度差按单壳程、双管程考虑，一侧恒温，求逆流时的平均温度差：热流体 T 78.3 35冷流体t 25 15t 53.3 20 (4)选K值，估算传热面积 K=700.传热面积S： =由于两流体温差为21.48（50），选择固定管板式换热器。根据固定管板式换热器的系列标准，初选的固定管板式换热器型号为：JB/T 4715-92主要参数如下：公称直径325mm管子尺寸252.5管子数n40管长L/mm4500管中心距mm32管程数Np4管子排列方式正三角形管程流通面积/0.0031Wh=kg/hQ= Wc=3.06kg/s由于两流体温差为21.48（50），选择固定管板式换热器换热器型号为：JB/T 4715-92 2.5 塔底冷却器的设计2.5.1 确定设计方案 1选择换热器的类型 冷却器是把99.3的含乙醇0.5%的釜底液冷却储存，热流体的进口温度是99.3，热流体的出口温度是35,为了节约热量选择用原料液来冷却釜底液体.冷流体的进口温度是15,出口温度25。 2确定流体的流经 由于原料液可能含有渣滓,走管程利于清洗，且原料液可通过热流体的传热提高温度，在进入原料预热器时可节省蒸汽用量；热流体走壳程可通过壳壁面向空气中散热，有利于冷却。所以原料液走管程，釜底液走壳程。换热器内的流体没有腐蚀性，所以选用碳钢管，可降低设备费。2.5.2 根据定性温度确定物性参数蒸汽 T 99.3 35原料液t 25 15t 74.3 20热流体的定性温度为。冷流体的定性温度为。根据定性温度分别查取的物性参数如下：名称密度Kg/m3定压比热CpkJ/(Kg)导热系数k，W/(m)粘度Pas0.5%乙醇液（67.15）979.34.180.66531.110-3冷却水（20）998.24.1830.59891.00510-32.5.3 换热器的衡算塔底冷却器的计算备注热量衡算1.估算传热面积(1)热负荷的计算(2)冷却水消耗量(3)计算平均温度差按单壳程、双管程考虑，一侧恒温，求逆流时的平均温度差：热流体温度T 99.3 35冷流体温度t 25 15 74.3 20 (4)初选K值，估算传热面积 取K=400.传热面积S： =由于两流体温差为41.4（50），选择固定管板式换热器。根据固定管板式换热器的系列标准，初选的固定管板式换热器型号为：JB/T 4715-92主要参数如下：公称直径400mm管子尺寸252.5管子数n76管长L/mm2000管中心距mm32管程数Np4管子排列方式正三角形管程流通面积/0.0060由于两流体温差为41.4（50），选择固定管板式换热器换热器型号为JB/T 4715-92第三章 汇总表3.1原料预热器设计结果汇总表换热器型式：固定管板式管口表换热面积（m2）：11.1符号尺寸mm用途连接形式工艺参数aDN 45原料液入口平面名称管程壳程bDN 45原料液出口平面物料名称50%乙醇+50%水120 水蒸气cDN 95加热蒸气入口槽面操作压力MPa0.10.2dDN 28冷凝液出口槽面操作温度50.95120eDN 20排气口槽面流体密度Kg/m3868.931.1199decba热膨胀节200 2734500附图流速m/s0.46034.0678传热量W0.43106W总传热系数W/(m2K)K计 867.51K计 /K选 K选 7701.127对流传热系数W/(m2K)1785.2711115.51污垢系数(m2K)/W1.719710-40.85910-4压力降Pa2976.938.2654程数21推荐使用材料 碳钢碳钢管子规格252.5管数 32管长mm4500管间距mm32排列方式正三角形公称直径mm273保温层厚度mm3.2塔顶冷凝器设计结果汇总表换热器型式：固定管板式管口表换热面积（m2）：99.4符号尺寸mm用途连接形式工艺参数aDN 245冷却水入口平面名称管程壳程bDN 245冷却水出口平面物料名称15 冷水含92%乙醇+8%水的蒸汽cDN 377乙醇蒸汽入口槽面操作压力MPa0.10.2dDN 127冷凝液出口槽面操作温度2078.3eDN 32排气口槽面流体密度Kg/m3998.21.404decba热膨胀节200 7003000附图流速m/s1.706110.4270传热量W3.61106W总传热系数W/(m2K)K计 997.01K计 /K选 K选 8001.246对流传热系数W/(m2K)6684.452180.56污垢系数(m2K)/W1.719710-40.85910-4压力降Pa47941.381004.1程数21推荐使用材料 碳钢碳钢管子规格192管数 574管长mm3000管间距mm25排列方式正三角形公称直径mm700保温层厚度mm第四章 设计心得为期两周的化工原理课程设计结束了，回顾这短短的两周，俗话说“听君一席话，胜读百年书”，而现在我的心情是“课程设计两周，胜过苦读课本三年”，为什么这样说呢?这次课程设计培养了我独立思考的能力；提升了我将理论运用于实际的能力；提高了我查阅资料，选用公式和搜集数据的能力；树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；同时培养了迅速准确的进行工程计算的能力；学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。另外，通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致程设计过程中，每天一到课设教室就开始算，这些计算有时不免令我感到有些心烦意乱，从而导致出错，然后再从头再算，结果使自己陷入更深的烦闷中，这么几次后我渐渐调整自己的心态，对每一过程认真思考后，才下笔一步一步细致的算，这样效率果然高了许多，心情也变得愉悦了，接下来的整个过程的顺利的下来了，很感谢这次课程设计让我学会耐心，变得更认真细致。在设计计算期间我发现自己有很多不足，对知识掌握的不够扎实，理解的程度不够深入，实践经验比较缺乏，理论联系实际的能力还需提高。课程设计是我们在校大学生必须经过的一个过程，通过课程设计的锻炼，可以为我们的毕业设计打下坚实的基础。完成这次课程设计任务，我感觉充实了自己。第五章 参考文献1 中国石化集团上海工程有限公司 组织编写换热器化学工业出版社2008.122 柴诚敬、张国亮化工流体与流动传热北京：化学工业出版社2007.73 贾绍义、柴诚敬化工传质与分离过程北京：化学工业出版社2001.14 朱孝钦过程装备基础北京：化学工业出版社2006.75 魏崇关、郑晓梅化工工程制图北京轻工业出版社19956 内蒙古工业大学化工原理教研组化工原理课程设计指导书（换热器分册）2009.67 王国胜化工原理课程设计大连理工大学出版社2005.28马江权、冷一欣化工原理课程设计北京：中国石化出版社2009.19杨同舟食品工程原理中国农业出版社200110王壮坤流体输送与传热技术化学工业出版社2009 腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿