【正文】 ；提高傳熱效率。影響選擇結(jié)果的因素很多，主要考慮以 下三方面： （ 1）粘度大的流體或流量小的流體宜走管程。 不潔凈的或易結(jié)垢的流體宜走管程，便于清洗管子。 因此，應(yīng)選擇適當(dāng)流速。缺水地區(qū)選用較大的溫度差，水源豐富地區(qū)選用較小 的溫度差。這次設(shè)計(jì)的為酒精精餾換熱器，壓力、流量都不大，所選接管的壁厚也不大。這次采用單殼程多管程（ 4）固定管板式換熱器。比較 K 計(jì)和 K 選 ，若 K 計(jì) /K 選 =,則初選的設(shè)備合格。它們之間往往是矛盾的。由于蒸汽比較干凈不易結(jié)垢，所以蒸汽走殼程以便于及時(shí)排除冷凝液，原料液中可能含有雜質(zhì)、易結(jié)垢，而粘度大、流量較小的原料液中 的水為易結(jié)垢液體，所以原料液走管程便于清洗管子?！?) 導(dǎo)熱系數(shù) λ W/(m根據(jù) 固定管板式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，初選的固定管板式換熱 器型號(hào)為： JB/T 471592 主要參數(shù)如下：表 222 列管參數(shù) 公稱直徑 325mm 管子尺寸 Φ 25 管子數(shù) n 40 管長(zhǎng) L/mm 3000 管中心距 mm 32 管程數(shù) Np 4 管子排列方式 正方形排列 管程流通面積 /m2 實(shí)際換熱面積 SO ? ? ? ?200 mLdnS ???????? ? 采用此換熱面積的換熱器，則要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)為： ? ?℃??? ????? mWS QK P / 3mp (1)管程對(duì)流傳熱系數(shù) i? 熱導(dǎo)率： ?? 查表得出 ? ? ?????? BBAA ww ??? 4 ?????? ?k uC pi 對(duì)于低粘度流體， iiii d?? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 所以 )/()( kmWi ???????? (2)殼程對(duì)流傳熱系數(shù) o? 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計(jì)算冷凝傳熱系數(shù)： 4132????????????????tdngroco ???? 式中 ? 、μ、ρ均為水在 125℃時(shí)液體的物性參數(shù)。 (1)管程壓降 144????? ?????????K內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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 / ???? ? 雷諾數(shù) 44 ???? ??? ?? ?iii ud(湍流 ) 對(duì)于碳鋼管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 由《食品工程原理》書(shū)的λ Re 關(guān)系圖中可查得 λ = PaudLP i 21 ??????? ?? PauP 222 ????????? ???????????? ?? K paK PaP i )( ????????? (2)殼程壓降 ? ? sso NFPPP ′21′ ΔΔΔ∑ ?? ,其中 Ft=（氣體）， Ns=1。 ? ? K PaPaNFPPP st ??????????? 計(jì)算結(jié)果表明 ,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計(jì)要求。 全凝器是把 ℃的含乙醇 91%的蒸汽冷凝為 ℃的的飽和液體，冷卻水的進(jìn)口溫度是 15℃，由于呼和浩特地區(qū)是缺水地區(qū)，所以選擇冷卻水的出口溫度為35℃。粘度大，流量較小的冷卻水易結(jié)垢走管程便于清洗管子，此外還可以提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)。 根據(jù)定性溫度分別查取的物性參數(shù)如下： 表 231 塔頂冷凝器內(nèi)原料物性參數(shù) 名 稱 密度ρ Kg/m3 定壓比熱 Cp kJ/(Kg (1)熱負(fù)荷的計(jì)算 hkgV /4?? hkr J / ????? 64 ???????? rWQ h (2)冷卻水的消耗量 ? ?12 ttCWrWQ pcch ?????? cW =? ? 4612 ?????? ttC QW pc (3)計(jì)算平均溫度差 按單殼 程、雙管程考慮，一側(cè)恒溫，求逆流時(shí)的平均溫度差： 熱流體 T ℃ ← ℃ 冷流體 t 15℃ → 35℃ △ t ℃ ℃ ℃52. 67 3ln63 .3/4 . 363. 3t ??? (4)初選 K值，估算傳熱面積 由表 3，取 K 選 =900 )/( 2℃mW ? . 傳熱面積 S： 26 mtK QSm?? ???? 由于兩流體溫差為 176。 )/() ( 241432 320 CmW ??????? ?????? ? (3)污垢熱阻 管子數(shù) n 245 管長(zhǎng) L/mm 4500 管中心距 mm 32 管程數(shù) Np 1 管子排列方式 正方形 管程流通面積 / 2m )/( 2600 ℃???????? mWtS QKm內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 根據(jù)《化工流體流動(dòng)與傳熱》書(shū)中的附錄二十查得管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分別為： W　℃mRs i /)(107 1 9 24 ??? ? W℃mRs o /)(108 5 24 ??? ? (4)總傳熱系數(shù) K 1 1o o oioi i i m oK d d b dR s R sd d d? ? ?? ?? ? ? ??? %%100900 ????? 選選計(jì) ）（ KKK 故所選擇的換熱器是合適的。 ??? nn c ????? ?N 殼程流通面積 2222020 )()(4 mndDA ??????? ? 殼程流速 smAV s / 600 ??? ?? 雷諾數(shù) 4300 ???????? ?? ?ud e )( ????? ??f PaP 239。 (2)殼程流體進(jìn)口接管的選擇 根據(jù)飽和蒸汽一般在管中的流速大小，選擇水蒸汽進(jìn)入接管時(shí)的蒸汽的流速為 smu /2?，則接管內(nèi)徑為 mmuqd v 10544 3 ???? ???? ? 根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ 42mm , di=35mm= 核算流速 smdqu v / 10544 2 32 ???? ???? ? 故選擇的接管規(guī)格合適。 2．確定流體的流經(jīng)和管材。 冷流體的定性溫度為ct 0202 1525 ???。 s 汽化熱 r kJ/kg 冷卻水 (20℃ ) 103 乙醇（ ℃） 103 572 水（ ℃） 489 106 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 換熱器的衡算 塔頂冷卻器的工藝計(jì)算 (1)熱負(fù)荷的計(jì)算 hkJC ph / ????? 34 .0 3 1 0 /hD W kg h? ? ? ? ?12h p hQ W C T T? ? ? ? 10 1000 ( 35 )3600 ?? ? ? ? ? 556 . 3 7 1 0 / 1 . 7 7 1 0K J h W? ? ? ? （ 2）冷卻水消耗量 ? ?1221 )( ttCWTTCWQ pccPhh ???????? 5 4211 . 7 7 1 0 1 . 5 2 1 0 /( ) 4 . 1 8 3 ( 2 5 1 5 ) 1 0 0 0cpcQW k g hC t t ?? ? ? ?? ? ? ? ? (3)計(jì)算平均溫度差 按單殼程、雙管程考慮，一側(cè)恒溫，求逆流時(shí)的平均溫度差： 熱流體 T ℃ → 35℃ 冷流體 t 35℃ ← 15℃ △ t ℃ 20℃ 21215 3 . 3 2 0 3 5 . 8 05 3 . 3lnln 20om tttCtt? ? ? ?? ? ? ??? (4)初選 K值，估算傳熱面積 由表 3，取 K 選 =840 2/( )W m k? . 傳熱面積 S： mtKQS ??? = 5 21 7 7 1 0 5 .8 98 4 0 3 5 .8 0 m? ?? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 由于兩流體溫差為 ℃，選擇帶有補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器。 1 .1 1 .1 5 6 8 .2 3n? ? ? ? 雷諾數(shù) 44ρ e 10μ 10eoo du ??? ? ? ?? 410 ? ? 0 . 2 2 8 0 . 2 2 8 55 . 0 R e 5 . 0 1 . 4 1 0 0 . 3 3 5oof ? ? ? ? ? 21 ρΔ ( 1) 2oo c B uP Ff n N??? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 ( 2 1 ) k Pa?? ? ? ? ? ? ? 加擋板：對(duì)數(shù) 2n? ，間距 ? ，殼徑 ? 222 2 2 5Δ ( ) 2 ( ) 2B BuP N k PaD ? ??? ? ? ? ? ? ?? ?12Δ Δ Δo t s pP P P F N N??? ( 3 . 1 2 3 . 2 ) 1 . 0 1 6 . 3 2 ( 1 0 )k P a k P a? ? ? ? ? ? 計(jì)算結(jié)果表明 ,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計(jì)要求。 2．確定流體的流經(jīng) 由于原料液可能含有渣滓 ,走管程利于清洗，且原料液可通過(guò)熱流體的傳熱提高溫度，在進(jìn)入原料預(yù)熱器時(shí)可節(jié)省蒸汽用量；熱流體走殼程可通過(guò)殼壁面向空氣中散熱，有利于冷卻。 冷流體的定性溫度為 ct 1225 ??? 。 s %乙醇液（ ℃ ） 104 冷卻水（ 20℃ ） 103 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 換熱器的衡算 熱量衡算 (1)熱負(fù)荷的計(jì)算 WTTCWQ phh 5312 )( )( ???????????? (2) 冷卻水消耗量 ? ?1221 )( ttCWTTCWQ pccPhh ???????? hkgttC QW PCC /)1535( )( 4521 ????? ????? (3)計(jì)算平均溫度差 按單殼程、雙管程考慮，一側(cè)恒溫，求逆流時(shí)的平均溫度差： 熱流體 T ℃ → 35℃ 冷流體 t 35℃ ← 12℃ △ t ℃ 23℃ ctt ttt m 01212 23 ????? ????? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 塔底再沸器工藝粗算 塔底再沸器物料衡算 （ 1）估算傳熱面積，初選換熱器型號(hào) 熱流體：加熱蒸汽 冷流體：釜?dú)堃? ①本物性數(shù)據(jù)的查取 釜?dú)堃旱亩ㄐ詼囟龋? Co 加熱蒸汽定性溫度 ： 125 Co 由于釜?dú)堃褐幸掖己亢艿停致杂?jì)算時(shí)，可按純水計(jì)算。 20℃時(shí)，乙醇的密度為 3790kg/m 水的密度為 原料液平均密度： 3m 1= = 88 2 kg / m50 % 50 %+99 8. 2 79 0? 由 3 3ml g = 0. 28 l g 1. 18 10 + 0. 72 l g 1. 00 42 10? ?? 所以平均黏度 3m= 10 a sP? ?? smmkg skgFQ /????? ? 表 271 管路中原料液?jiǎn)我晃镔|(zhì)與混合物體的物性參數(shù) 名稱 密度ρ kg/m3 粘度μ Pa 表 272 50Y60型離心泵主要參數(shù) 由于原料液的密度 3=882kg / m? 小于水的密度，所以不需核算泵所需的軸功率，而從上面有關(guān)數(shù)據(jù)科看出，泵所提供的流量 Q和揚(yáng)程 H均稍大于管路系統(tǒng)要求值，實(shí)際生產(chǎn)操作中流量可通過(guò)泵出口閥開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)?！?) 公稱直徑 DN 325mm Rso 104 (㎡ ℃ )/W 換熱面積 2 Rsi 104(㎡ ℃ )/W 管程數(shù)NP 4 總傳熱系數(shù) K W/(m2℃ ) 公稱直徑 DN 600mm Rso 104 (㎡ ℃ )/W 換熱面積 Rsi 104(㎡ ℃ )/W 管程數(shù)NP 1 總傳熱系數(shù) K (m2℃ ) 公稱直徑 DN 273mm Rso 104 (㎡ ℃ )/W 換熱面積 Rsi 104(㎡ ℃ )/W 管程數(shù) NP 2 總傳熱系數(shù) K (m2根據(jù)用途主要又分為加熱器與冷凝器。 在設(shè)計(jì)過(guò)程程中查閱相關(guān)資料獲得所需物料的