【正文】 5)初選換熱器型號 由于兩流體溫差大于 50℃，小于 70℃，可選用帶有補償圈的固定管板式換熱器。 2．流動空間和管材的選用 設(shè)計任務(wù)的熱流體為水蒸汽，冷流體為原料液乙醇。 核算總傳熱系數(shù) 計算管程、殼程對流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻， 在計算總傳熱系數(shù) K 計 。冷凝器的管程進出口接管直徑通常直徑較大采用熱軋無縫鋼管，管壁較厚，殼程流體出口接管選擇冷軋無縫鋼管。但是流速增加，又使流體阻力增大，動力消耗就增多。 在列管式換熱器的設(shè)計計算過程中，需要預(yù)先確定哪一種流體走管程，那種流體走殼程，成為流體流動空間的選擇。檢修時可拆下管箱對管子進行清洗或更換。 管子與管板及其連接方式的選擇 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管程結(jié)構(gòu) 換熱器 管程由換熱管、管板、封頭或管箱組成。 在實際選型中，這些選擇原則往往是相互矛盾、相互制約的。在化工、石油動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是 上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，并占有十分重要的地位隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。在設(shè)計過程中大家一起集思廣益，遇到難點時一起討論，對 原料預(yù)熱器、塔頂全凝器、塔頂產(chǎn)品冷卻器、塔底殘液冷卻器、塔底再沸器進行計算。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 四、工作內(nèi)容、進度安排 第 1日：設(shè)計動員，下達設(shè)計任務(wù)，講 解設(shè)計方案的確定方法、設(shè)計過程的步驟及注意事項，查閱收集相關(guān)圖書資料， 1 天 第 28日：確定方案并進行設(shè)計計算： 7天 第 910日：繪圖： 2天 第 1112日：整理設(shè)計數(shù)據(jù)，編寫設(shè)計說明書： 2天 五、主要參考資料 [1]. 柴誠敬，張國亮 .化工流體流動與傳熱 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx [2]. 姚玉英等 .化工原理 [M].天津 ：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 20xx [3]. 賈紹義，柴誠敬 .化工原理課程設(shè)計 [M].天津 ：天津大學(xué)出版社， 20xx [4]. 化學(xué)工程手冊編委會 .化學(xué)工程手冊第 1篇，化 工基礎(chǔ)數(shù)據(jù) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1989 [5]. 賀運初．換熱器的傳熱強化與優(yōu)化設(shè)計 [J]．化工裝備技術(shù)． 1997， 18（ 2） 2528 [6]. 錢頌文，朱冬生，李慶領(lǐng)，等．管式換熱器強化傳熱技術(shù) [M]．北京：化 學(xué)工業(yè)出版社， 20xx． 審核意見 系（教研室）主任（簽字） 年 月 日 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 摘 要 本次課程設(shè)計是對同學(xué)們自己動手查閱資料，設(shè)計流程，應(yīng)用公式等等綜合能力的考查。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。 本次換熱系統(tǒng)為精餾系統(tǒng)的換熱設(shè)備，包括原料預(yù)熱器，塔頂全凝器，塔頂產(chǎn)品冷卻器，塔底再沸器，塔底殘液冷卻器。固定管板式換熱器最容易出現(xiàn)的故障就是管子和管板連接部分泄漏。本次設(shè)計采用ф 25 mm 碳鋼管。 封頭、管箱的確定 列管式換熱器管箱即換熱器的端蓋，也叫分配室。 列管式換熱器折流板的作用是；增強流體在管間流動的湍流程度；增大傳熱系數(shù)；提高傳熱效率。 不潔凈的或易結(jié)垢的流體宜走管程，便于清洗管子。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。這次采用單殼程多管程（ 4）固定管板式換熱器。它們之間往往是矛盾的?！?) 導(dǎo)熱系數(shù) λ W/(m (1)管程壓降 144????? ?????????K內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 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 ) 對于碳鋼管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 由《食品工程原理》書的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。 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℃。 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 )/() ( 241432 320 CmW ??????? ?????? ? (3)污垢熱阻 管子數(shù) n 245 管長 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)計說明書 16 根據(jù)《化工流體流動與傳熱》書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 ）（ KKK 故所選擇的換熱器是合適的。 (2)殼程流體進口接管的選擇 根據(jù)飽和蒸汽一般在管中的流速大小，選擇水蒸汽進入接管時的蒸汽的流速為 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。 冷流體的定性溫度為ct 0202 1525 ???。 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)計說明書 24 ( 2 1 ) k Pa?? ? ? ? ? ? ? 加擋板：對數(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? ? ? ? ? ? 計算結(jié)果表明 ,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計要求。 冷流體的定性溫度為 ct 1225 ??? 。 20℃時，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 管路中原料液單一物質(zhì)與混合物體的物性參數(shù) 名稱 密度ρ kg/m3 粘度μ Pa℃ ) 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 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 在設(shè)計過程程中查閱相關(guān)資料獲得所需物料的物化特性，在遇到不懂設(shè)計難題向老師提問有關(guān)問題，對我們的設(shè)計是至關(guān)重要的，同時這也 是我們必須學(xué)習(xí)掌握的一門技巧。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正運用自己所學(xué)到的知識，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 20xx 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 37 附 錄 表 1管殼式換熱器總傳熱系數(shù) K 的推薦 管 程 殼 程 總傳熱系數(shù) /［ W/（ m2s 233～ 465 中有機物 μ ＝ ～ lmPas 水蒸氣冷凝 291～ 582 有機物 μ ＞ 1mPas 116～ 349 重有機物 μ ＞ l mPas 467～ 814 冷水 中有機物 μ ＝ ～ l mPa換熱器?化學(xué)工業(yè)出版社實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。換熱器是工業(yè)常用設(shè)備之一，在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要的角色?！?) K 選 900W/(m 3 1 1 2 0 0 1 0 6 1 5f = + = + = 2 . 5 2 mg g 8 8 2 9 .8 1 8 8 2 9 .8 1PPH ?? ????? 冷 卻 預(yù) 熱 管路的壓頭 2221b b 2 1efu u p p= Z + + +2 g gHH?? ? ????? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 30 又因為輸送的液體為有機溶劑，屬于易燃物品，所以要求必須有較高的密封性能，故選用油泵（ Y 型）。℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) k，W/(m (2)殼程流體 進出口接管的選擇 根據(jù)液體一般在管中的流速大小，選擇待冷卻進入接管時流速為 /u m s? ，則接管內(nèi)徑為 34 4 5 . 1 3 8 1 0 3 5 . 83 . 1 4 1 . 8 7 8 7 . 4 3 6 0 0sVd m mu? ??? ? ?? ? ? ? 根據(jù)熱軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ 42mm 3mm, di=36mm= 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 25 核算流速 3224 4 5 . 1 3 8 1 0 1 . 7 8 /3 . 1 4 0 . 0 3 6 7 8 7 . 4 3 6 0 0SiVu m sd? ??? ? ?? ? ? 故選擇的接管規(guī)格合適?！?) 導(dǎo)熱系數(shù) k，W/(m 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 19 塔頂冷卻器的設(shè)計 確定設(shè)計方案 1．選擇換熱器的類型 塔頂冷卻器是把 ℃的含乙醇 92%的飽和液冷卻儲存，熱流體的進口溫度都是℃，熱流體的出口溫度是 35℃。 KPaudLP ii 221 ??????? ?? PauP i 222 ?????? ? )/(1244CmWK??????? ????????內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 17 KPaKPaP i )( ????????? (2)殼程壓降 ? ? sso NFPPP ′21′ ΔΔΔ∑ ?? ,其中 Fs=， Ns=1。℃ ) 粘度μ Pa 流動空間和管材的選用。 ??? nn c 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 11 ????? ?NtD 殼程流通面積 2222020 )()(4 mndDA ??????? ? 殼程流速 smAVu s / ????? 雷諾數(shù) 520xx ??? ???? ?? ?ud ???? ??f ? ? PauNFfnP sc )11( 22039。 s 汽化