年产36万吨酒精精馏系统换热器课程设计说明书(编辑修改稿)

年产36万吨酒精精馏系统换热器课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

    即 K 计 =(m2℃ )   %)/ K(K 选选计 故所选择的换热器是合适的。 (1)管程压降 144 K内蒙古工业大学课程设计说明书 10  id   psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑  其中 TF, SN, 4PN ， 3 3////1 mkg wwmBAM   g m i g il x l 平均粘度 sPau m   管程流速 smAwu im ci /   雷诺数 44    iii ud(湍流 ) 对于碳钢管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 由《食品工程原理》书的λ Re 关系图中可查得 λ = PaudLP i 21   PauP 222    K paK PaP i )(  (2)壳程压降   sso NFPPP ′21′ ΔΔΔ∑  ,其中 Ft=（气体）， Ns=1。 2ρ)1(Δ21 osco uNnFfP +=′ 2ρ)(Δ 22 oB uDBNP  因管子排列方式为正三角形，所以 F=。  nn c 内蒙古工业大学课程设计说明书 11  NtD 壳程流通面积 2222020 )()(4 mndDA   壳程流速 smAVu s /  雷诺数 520xx    ud  f   PauNFfnP sc )11( 22039。 1   因壳程通过的是水蒸汽，故不需加折流挡板，即 NB=0，因此 02 =′ΔP。   K PaPaNFPPP st  计算结果表明 ,管程和壳程的压降均能满足设计要求。 设计结果：选用带补偿圈固定管板式换热器，型号： JB/T 471592 (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 smui /2 ，则接管内径为 mmu qd v 934344    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φ50mm 3mm,di=44mm= 核算流速 smdqu ivi /)( 934344 22    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内蒙古工业大学课程设计说明书 12 smu /240 ，则接管内径为 mmuqd v    根据热轧无缝钢管的标准规格选择规格为φ 108mm 3mm, di=102mm= 核算流速 smdqu v /)( 22    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smu /2，则接管内径为 mmuqd v ,3    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φ32mm 3mm， di=26mm= 核算流速 smdqu i / v    故选择的接管规格合适 塔顶冷凝器的设计和计算 选择换热器的类型。 全凝器是把 ℃的含乙醇 91%的蒸汽冷凝为 ℃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35℃。 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。 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，内蒙古工业大学课程设计说明书 13 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。 根据定性温度确定物性参数 热流体 T ℃ ← ℃ 冷流体 t 15℃ → 35℃ △ t ℃ ℃ 冷流体的定性温度为 25℃ 热流体的定性温度为 T=℃。 根据定性温度分别查取的物性参数如下： 表 231 塔顶冷凝器内原料物性参数 名 称 密度ρ Kg/m3 定压比热 Cp kJ/(Kg℃ ) 导热系数  ，W/(m℃ ) 粘度μ Pa s 汽化热 r kJ/kg 乙醇（ ℃ ） 104 864 乙醇蒸气（ ℃ ） 105 水（ ℃ ） 104 水蒸气（ ℃ ） 103 冷却水 (25℃ ) 103 换热器的衡算 塔顶冷凝器的工艺计算 内蒙古工业大学课程设计说明书 14 ，初选换热器。 (1)热负荷的计算 hkgV /4 hkr J /  64  rWQ h (2)冷却水的消耗量  12 ttCWrWQ pcch  cW =  4612  ttC QW pc (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 ℃ ← ℃ 冷流体 t 15℃ → 35℃ △ t ℃ ℃ ℃52. 67 3ln63 .3/4 . 363. 3t  (4)初选 K值，估算传热面积 由表 3，取 K 选 =900 )/( 2℃mW  . 传热面积 S： 26 mtK QSm  由于两流体温差为 176。 C（ 50℃～ 70℃），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 471592 主要参数如下： 表 232 列管参数 公称直径 600mm 管子尺寸 φ 25 内蒙古工业大学课程设计说明书 15 实际换热面积 200  ）（）（ LdnS  (1)管程对流传热系数 i  BBAA ww  4   pi C 对于低粘度流体， iiii d 所以)/()( CmWi  (2)壳程对流传热系数 o 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式计算冷凝传热系数： 4132tdngroco  式中  、μ、ρ均为蒸汽在 ℃时液体的物性参数。 r 为蒸汽在 ℃下的汽化热。 )/() ( 241432 320 CmW    (3)污垢热阻 管子数 n 245 管长 L/mm 4500 管中心距 mm 32 管程数 Np 1 管子排列方式 正方形 管程流通面积 / 2m )/( 2600 ℃ mWtS QKm内蒙古工业大学课程设计说明书 16 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： W　℃mRs i /)(107 1 9 24   W℃mRs o /)(108 5 24   (4)总传热系数 K 1 1o o oioi i i m oK d d b dR s R sd d d       %%100900  选选计 ）（ KKK 故所选择的换热器是合适的。 (1)管程压降   psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑  其中  , 1=SN ,1pN，3 管程流速 smAWu im Ci / 5    雷诺数 44    iii ud(湍流 ) 对于碳钢管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 ε 20id  由《化工流体流动与转热》书的λ Re 关系图中可查得 λ =。 KPaudLP ii 221   PauP i 222   )/(1244CmWK 内蒙古工业大学课程设计说明书 17 KPaKPaP i )(  (2)壳程压降   sso NFPPP ′21′ ΔΔΔ∑  ,其中 Fs=， Ns=1。 21 ρΔ ( 1) 2oo c B uP Ff n N 22 ρ2Δ ( 3. 5 ) 2 oB uBPN D  因管子排列方式为正方角形，所以 F=。  nn c  N 壳程流通面积 2222020 )()(4 mndDA   壳程流速 smAV s / 600   雷诺数 4300   ud e )(  f PaP 239。 1  加挡板：对数 2n ，间距  ，壳径 D= PauDBNP B ) (42)( 2239。 2     )10()(0 K PaPaP 计算结果表明 ,管程和壳程的压降均能满足设计要求。 设计结果：选用固定管板式换热器，型号： JB/T 471592 (1)管程流体进出口接管的选择 内蒙古工业大学课程设计说明书 18 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smu /2，则接管内径为 mmuqd v 4    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φ54mm 3mm,di=48mm= 核算流速 smdqu iv / 2 42    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 smu /2，则接管内径为 mmuqd v 10544 3    根据热轧无缝钢管的标准规格选择规格为φ 42mm , di=35mm= 核算流速 smdqu v / 10544 2 32    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 u=，则接管内径为 mmuVd s    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φ58mm 2mm， di=54mm= 核算流速 smdqu iv / 22    故选择的接管规格合适。 内蒙古工业大学课程设计说明书 19 塔顶冷却器的设计 确定设计方案 1．选择换热器的类型 塔顶冷却器是把 ℃的含乙醇 92%的饱和液冷却储存，热流体的进口温度都是℃，热流体的出口温度是 35℃。 冷却水的进口温度是 12℃，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。 根据定性温度确定物性参数 热流体 T ℃ → 35℃ 冷流体 t 25℃ ← 15℃（呼和浩特地区水温 15℃） △ t ℃ 20℃ 热流体的定性温度为 7 8 .3 3 5 5 6 .6 52 oTC。 冷流体的定性温度为ct 0202 1525 。