计算机辅助设计任务01

2 设计部分2.1 设计任务书 某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95预热至128，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表2.1设计条件数据物料 流量 组成（含乙醇量） 进口温度 出口温度 操作压 kg/h mol% MPa釜液 109779 3.3 145 0.9原料液 102680 7 95 128 0.53试设计选择适宜的管壳式换热器。2.2 管壳式换热器的选用和设计计算步骤21 试算并初选设备规格 (1) 确定流体在换热器中的流动途径。 (2) 根据传热任务计算热负荷Q。 (3) 确定流体在换热器两端的温度，选择列管式换热器的型式；计算定性温度，并确定在定性温度下流体的性质。 (4) 计算平均温度差，并根据温度校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。 (5) 依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K选值。 (6) 由总传热速率方程QKStm，初步算出传热面积S，并确定换热器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上的排列等)，或按系列标准选择设备规格。2 计算管、壳程压强降 根据初定的设备规格，计算管、壳程流体的流速和压强降。检查计算结果是否合理或满足工 艺要求。若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的设备，重新计算压强降直至满足要求为止。3 核算总传热系数 计算管、壳程对流传热系数r1 和r2，若r110000普兰特数Pri=1000CphUm/Cm;由程序算得：Pri=1.60.7式中 Cph釜液平均热容kJ/kg；Cm釜液平均导热系数W/(m)；管长与管内径比：l/ di =6000/0.02=3.010560r1=0.023(Cm/di) Rei0.8Pri0.3;由程序算得：r1=3346.5 W/( m2)b管外(壳程)传热膜系数r2管外雷诺数Re0=4117310000普兰特数 Pr0=Cpmum/cm由程序算得：Pr0=1.992式中 Cpm原料液平均热容kJ/kg；um原料液平均粘度 Pas；cm原料液平均导热系数W/(m)；r2=0.36(cm /de) Re00.55Pr00.33由程序算得：r2=4201.8 W/( m2)c.污垢及管壁热阻管壁内外侧污垢热阻为 Rd0=Rdi=2.610-4 m2/W钢管壁热导率 C=40 W/(m)管壁热阻 b0/C= 5.5610-5 m2/Wd.总传热系数K01/K0=1/r2+ Rd0+ (b0/C) (d0/Dm) + Rdi d0/di+(1/r1) (d0/di) 由程序算得： K0=790W/( m2)式中 Rd0管外污垢m2/W；Rdi管内污垢m2/W；b0管壁厚m；Dm管壁平均直径m；2.7.6 传热面积及裕度传热面积A0： A0=1000Q/(K0tm)由程序算得： A0=363.4 m2单台换热器实际传热面积S=227 m2所选换热器实际传热面积Ap=2S=457 m2换热器传热面裕度w： w=(Ap-A0)/A0由程序算得： w=24.9%由校核可知，各项性能符合要求，换热能力可满足生产需求，所选换热器可以采用。 4 换热器主要的的结构尺寸和计算结果由校核可知，换热器主要结构尺寸和计算结果如表4.1所示：表4.1 名称 壳体内径 800mm 公称直径 800mm公称压力 1.6MPa公称面积 225m2计算面积 227m2管程数 2管长 6000mm管子规