化工原理课程设计q

1、贵州理工学院Guizhou Institute of Technology化工原理课程设计题目： 学生姓名：李昌林 指导老师： 学院： 班级： 学生学号： 时间： 贵州理工学院化工原理课程设计 院系： 专业： 姓名： 学号： 班级： 实习性质：实习地点： 指导教师：成绩： 课程设计题目：乙醇-水精馏塔顶产品冷凝器的设计目 录第一章 设计任务书前 言第一章 设计任务书一 设计题目乙醇-水精馏塔顶产品冷凝器的设计二 设计任务(1) 乙醇含量95%（沸点78.18）；冷却介质为水(2)采用列管式换热器(3)处理量：5万吨/年，年开工300天，每天24小时连续运行三 操作条件(1)操作压力:常压(2)

2、冷却水压力为0.3MPa进口温度30，出口温度40(3)允许压降：不大于105Pa 第二章 确定设计方案 2.1换热器的选型两流体温度变化情况：塔顶热流体（乙醇蒸汽）进口温度78.13，出口温度78.13oC。（95的乙醇常压下沸点为78.13,过程中有相变，冷流体（循环水）进口温度30oC，而冷却水的出口温度为40oC，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用卧式的固定管板式换热器。2.2流动空间安排、管径及流速的确定虽然冷却水较易结垢，但乙醇易挥发、易爆炸走壳程不易漏，虽然流速太低将会加快污垢的增长速度使换热器的热流量下降.再者,饱和蒸汽宜走管间,以便于及时排除冷凝液,工业

3、生产也都是先从安全稳定角度考虑的，所以总体考虑冷却水应该走管程，乙醇蒸汽走壳程冷凝，取管径为25mm2.5mm，在此，先假设水的流速=1m/s第三章 设计条件及主要物性参数2.3 物性参数1、原始数据表 表1 原始数据表冷却水进口温度 =30o冷却水出口温度 =40oC冷凝器操作压力 p=101.325kpa冷凝蒸汽质量含量 含乙醇95 根据已有条件，进行以下计算与查表，得出我们所需的基本物性参数。乙醇蒸汽的摩尔分数乙醇蒸汽的摩尔分数= 95/46.07(9546.07518.02)=0.8814=88.14%冷凝蒸汽的泡点：根据乙醇蒸汽的摩尔分数，查下表可知该乙醇蒸汽的泡点 。 图1 乙醇水

4、溶液（常压）气液平衡的温度组成图由上图，得到乙醇水溶液的泡点为78.13则其定性温度为78.18+78.182=78.18结合参考资料的相关内容得到以下物性参数78.18下乙醇液体的物性：密度： h=745.54kg/m3导热系数： h=0.1637W/（mK）粘度： h=0.5003110-3 PaS定压比热容： Cph=3549J/（kgK）气化热： rh=794.35kJ/kg78.33下水液体的物性：密度： =972.00kg/m3导热系数： =0.631W/（mK）粘度： =0.365210-3 PaS定压比热容： Cp=4192J/（kgK）冷凝液体密度=815.17kg/m3冷凝

5、蒸汽的流量：一年以300天计，每天24小时，则F=50000103kg/(30024)h6944.44kg/h汽化热 r=r纯乙醇95+r5 =794.35KJ/kg9+1375KJ/kg5 =823.38KJ/kg （注：饱和蒸气的冷凝热计算）蒸汽的密度： =4.628kg/ m3 在35下，水的黏度=0.727mpa.s 水的密度=993.95kg/ m3 将以上数据进行整理归纳如下： 表2乙醇-水蒸汽的物性参数（78.33）气体密度（kg/m）汽化热（kj/kg）粘度（mpa.s）导热系数（w/（m.oC）冷凝液密度（kg/m） 4.628 823.38 0.494 0.1872 815

6、.17 表3水的物性参数（35） 水的密度（kg/m）粘度（mpa.s）导热系数（w/（m.oC）比热容（kj/(kg.k) 993.95 0.727 0.626 4.174选取25mm2.5mm的不锈钢管，管内流速 4000为湍流。取4500时，得u0.165m/s,取水的流速u=1m/s第四章 设计计算3.1估算传热面积传热效率F3600823.38=1588.313（水的比热容）因此，水的流量qmc=QCpc(t2-t1)=1588.3134.174x1000(40-30)=138.05kg/s其中，F-冷凝蒸汽的流量 F=50000103kg/(30024)h6944.44kg/h r

7、-汽化热 Q-传热效率计算平均温度 t1=T-t1=78.18-30=48.18 t2=T-t2=78.18-40=38.18t1=t1-t2lnt1t2=78.13-30-(78.13-40)ln(78.18-30)(78.18-40)=42.98 选取K=450w/(. ) 则 A估=QK估tm=1588.42.9882.11工艺尺寸计算管数ns=4qmcuieidi2=438.05993.953.14x0.022x1=121.92根122根其中，-水的密度 -管的内径 -水的流速管长L=Adons=82.13.140.025122=8.57m 其中，-管的外径 所以根据标准，选取9m的管

8、子则管程数Np=Ll=8.599=0.9541 管数N=Npns=1122=122根壳程 温度校正：R=T2-T1t2-t1=78.13-78.1840-30=0 P=t2-t1T1-t2=1078.13-30=0.207 按单壳程和R,P值查表得（校正系数)=10.8,则合适。所以选用单壳程的列管式换热器。实际温差 采用正三角形排列焊接时，取整为32mm过中心线的管数 壳径 圆整可取600mm水的流速3.3 面积核算水的普朗克常数Pr=4.865 雷诺数=0.020.9993.95/(0.7270.001)=24609.54000 为湍流其中，d-管的内径 u-水的流速 -水的密度水的导热系

9、数=(0.618+0.634)/2=0.626w/(m.k)管程传热系数的计算得=4415.58壳程设壁温为54 壳程传热系数的计算修正得其中，-蒸汽的密度 -蒸汽的导热系数 r -蒸汽的汽化热 n-过管中心的管子数 -蒸汽的黏度 -管子的外径 N-管子的总数目第五章 设备结构设计第六章 附属设备类型第七章 设计计算结果汇总表第八章 对设计的评述及对有关问题的分析讨论第九章 列出参考文献（编号、作者、文献名称、出版单位、和出版年份）例如：1 Sekine M., Ogawa Y., Matsuoka N., Izumi Y., Pilot-scale processing with alkaline pulping and enzymatic saccharificatio