【文章內容簡介】 %50%50 ????? KWTTCWQ 2 5)(103 9 6 0 4 9 9)pc 321頂頂?????????? （ ④假設升高到 ℃ ???T ℃ , pwC = ? phC = ? pcC = kgJC p wC p h 3103 9 %50%50 ????? KWTTCWQ 1 3)2055(103 9 6 0 4 9 9)pc 321頂頂?????????? （ ⑤ 假設升高到 ℃ ???T ℃ , pwC = ? phC = ? pcC = kgJC p wC p h 3103 9 %50%50 ????? KWTTCWQ 2 6)(103 9 6 0 4 9 9)pc 321頂頂?????????? （ 故塔底余熱將原料液升高到 ℃ (3)計算平均溫度差 一側恒溫，求逆流時的平均溫度差： 塔底得熱量 釜Q 回用到進料口，設換熱器 2得熱負荷 1Q KWQ )( 31 ?????? 蒸汽 T 120℃ ← 120℃ 原料液 t ℃ → ℃ △ t ℃ ℃ 假設 原料液被升溫到： ℃ 原料液最終被升溫到： ℃ 1Q = 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 18 ttln ttt2121m ????????0℃ 331 ????? QW H （ 4）計算 R 初選 K估算傳熱面積，參照《換熱器》，取 1K =700 W/(m2℃ ) 傳熱面積 S： 23m111 ?? ???? K QS (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。根據固定管板式換熱器的系列標準，初選的固定管板式換熱器 主要參數如下： 表 2 列管參數 公稱直徑 d 325mm 管子尺寸 d0 Φ 25 管子數 n 40 管長 L/mm 2 管中心距 mm 32 管程數 Np 4 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 / 2m 實際換熱面積 SO 22 )( mldS o ??????? ? 采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數為： ??? ????? 23m2 12 （WS QK ℃） (1)管程壓降 ? ? psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑ ?? HW = 1S =2 冷熱流體溫度差為℃，介于 50℃和 70℃，可選用帶有補償圈的固定管板式換熱器。 22 mS ? ?? 22 1 9 （WK℃） 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 19 其中 ? , 1?SN , 4PN? ， 3?? 管程流速 00 99u i ?????? AM S? 雷諾數 37 270 3iiii ?? ?????? ? ?R10000(湍流 ) 對于碳鋼管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 01 i ??? 由《 食品工程 原理》書的λ Re關系圖中可查得 λ =。 22ii1PLP ????????? ?? u( 22i2 PP ??????? ）?? ) ssp21i P FNNPPP? ?????????????? ）（（ (2)殼程壓降 ? ? sso NFPPP ′21′ ΔΔΔ∑ ?? ,其中 Fs=（氣體）， Ns=1。 因管子排列方式為正三角形，所以 F=。 c ??? N 殼程流通面積 20c0 )( dn( mDBA ????? ??? ） 殼程流速 smAWAV OhOso / ?????? ? 雷諾數 5 ?? ?????? ?? ?ooeo udR ?? R 2u1nf22osco1PNFP??????????????? ?）（， ? 37270ei ?R λ = PP ?? ? mAO ? muo ? ?coR ? 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 20 2u)(22o2PDBNPB????????????）（， ? ? ? 11)(ΔΔΔ∑ ′21′P NFPPP sso? ?????? (1)管程對流傳熱系數 i? 37270ei ?R 33i ipri ??????? ?? ?P 對于低粘度流體， iiii d?? 所以 rieiiii????????? PR?? (2)殼程對流傳熱系數 o? 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計算冷凝傳熱系數： 4132327 2 ????????????????tdngroco ???? 式中 ? 、μ、ρ均為水在 120℃時液體的物性參數。 r 為水在 120℃下的汽化熱。 ?? ? [ 68 05 532 323 ???? ???? ] 41? (3)污垢熱阻 根據《化工原理課程設計》書中的附錄二十查得管內、外側污垢 PP ?? ?P ?? ?? 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 21 熱阻分別為： W　℃mRs i /)( 24 ??? ? W℃mRs o /)( 24 ??? ? (4)總傳熱系數 K ddd iom ????? 1 1o o oioi i i m oK d d b dRs Rsd d d? ? ?? ?? ? ? ??? 3443???????????????K 實際換熱面積 233m1 ?? ????? KQS K值校正 2232 ?????? KKKKK ????SS 故所選擇的換熱器是合適的。 (1)管程流體進出口接管的選擇 根據液體一般在管中的流速大小，選擇原料液進出接管的流速為 ? ，則接管內徑為 00 994u4d1???? ??? ? SV 根據《化工原理教材上冊》附錄 375 頁的熱軋無縫鋼管的標準規(guī)格選擇規(guī)格為φ 68mm ,di=63mm= 核算流速 2 ???? ?? 故選擇的接管規(guī)格合適。 (2)殼程流體進口接管的選擇 ? ?K mS? ??KK ??SS 原料液 的 密度 3mkg869?? 管程流體進出口接管選擇規(guī)格為φ 68mm 的熱軋無縫鋼管 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 22 根據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 ? ，則接管內徑為 ????? 根據熱軋無縫鋼管的標準規(guī)格選擇規(guī)格為φ 325mm 14mm, 7 m m29142325d i ??? 核算流速 smo 2 ??? ?? 故選擇的接管規(guī)格合適。 （ 3）殼程流體出口接管的選擇 根據液體一般在管中的流速大小，選擇冷凝液流出接管時的流速為 sm1u? ，則接管內徑為 26m ????? 根據《化工原理教材上冊》附錄 358 頁的冷軋無縫鋼管的標準規(guī)格選擇規(guī)格為φ 13mm ， di== 核算流速 2 ??? ?? 故選擇的接管規(guī)格合適 殼程流體進口接管選擇規(guī)格為φ 325mm14mm 的熱軋無縫鋼管 殼程流體出口接管選擇規(guī)格為φ 13mm 的冷軋無縫鋼管 塔底冷卻器的設計 確定設計方案 1．選擇換熱器的類型 冷卻器是把 ℃的含乙醇 %的釜底液冷卻儲存，熱流體的進口溫度是℃，熱流體的出口溫度是 35℃ ,為了節(jié)約熱量選擇用原料液來冷卻釜底液體 .冷流體的進口溫度是 15℃ ,出口溫度 25℃。 2．確定流體的流經 由于原料液可能含有渣滓 ,走管程利于清洗，且原料液可通過熱流體的傳熱提高溫度，在進入原料預熱器時可節(jié)省蒸汽用量；熱流體走殼程可通過殼壁面向空氣中散熱，有利于冷卻。所以原料液走管程，釜底液走殼程。換熱器內的流體沒有腐蝕性，所以選用碳鋼管，可降低設備費。 根據定性溫度確定物性參數 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 23 蒸汽 T ℃ → 35℃ 原料液 t 25℃ ← 15℃ △ t ℃ 20℃ 熱流體的定性溫度為 15 ℃.672 ???T。 冷流體的定性溫度為 ℃202 1525 ???t。 根據定性溫度分別查取的物性參數如下： 表 3 塔底冷卻器原料物性參數 名稱 密度ρ Kg/m3 定壓比熱 Cp kJ/(Kg℃ ) 導熱系數 k，W/(m℃ ) 粘度μ Pa s %乙醇液（ ℃） 103 冷卻水（ 20℃） 103 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 24 換熱器的衡算 塔底冷卻器的計算 備注 熱量衡算 (1)熱負荷的計算 KWTTCWQ h)( 6 0 3 6 0) 321ph?????????? （ (2)冷卻水消耗量 ? ?1221 )( ttCWTTCWQ pccPhh ???????? skgQW C ) 3 312pc??? ???? （）（ (2)計算平均溫度差 按單殼程、雙管程考慮，一側恒溫，求逆流時的平均溫度差： 熱流體溫度 T ℃ → 35℃ 冷 流體溫度 t 25℃ ← 15℃ t? ℃ 20℃ 20 ttln ttt1212m ???? ???? (3)初選 K值，估算傳熱面積 由表 3，取 ?? 21 (1200 mwK ℃） 傳熱面積 S： 231 ?? ??S 根據固定管板式換熱器的系列標準，初選的固定管板式換熱器型號為 主 要參數如下： KWQ ? ?W ?? 21 ? 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 25 表 4 列管參數 公稱直徑 273mm 管子尺寸 Φ 25 管子數 n 32 管長 L/mm 3000 管中心距 mm 32 管程數 Np 2 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 / 2m 實際換熱面積 SO 2o2 ) mLS ??????? （）（? ??? ?? 232 （K ℃） (1)管程壓降 ? ? psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑ ?? 其中 ?F , 1=SN , 2p?N 管程流速 i ????? AW C? 雷諾數 38 5181000 3i iiiei ?? ???? ?? ?R10000（湍流） 對于碳鋼管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 i ??? 由《食品工程原理》書的λ Re 關系圖中可查得 λ =。 22ii1PLP ????????? ?? u( 22i2 PP ??????? ）?? ) ssp21iPFNNPPP???????????????）（（ 22 ? 22 1060 /()KWm ??℃ iu s? ie 38518R ?