【文章內(nèi)容簡介】 ?? ? ? ??? 即 K 計 =(m2℃ ) ? ? %)/ K(K ???選選計 故所選擇的換熱器是合適的。 (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。 2ρ)1(Δ21 osco uNnFfP +=′ 2ρ)(Δ 22 oB uDBNP ??? 因管子排列方式為正三角形，所以 F=。 ??? 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。1 ??????????? ? 因殼程通過的是水蒸汽，故不需加折流擋板，即 NB=0，因此 02 =′ΔP 。 ? ? K PaPaNFPPP st ??????????? 計算結(jié)果表明 ,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計要求。 設(shè)計結(jié)果：選用帶補償圈固定管板式換熱器，型號： JB/T 471592 (1)管 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 原料液進出接管的流速為 smui /2? ，則接管內(nèi)徑為 mmu qd v 934344 ???? ??? ? 根據(jù)《化工流體流動與轉(zhuǎn)熱》附錄二十二的熱軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ50mm 3mm,di=44mm= 核算流速 smdqu ivi /)( 934344 22 ???? ??? ? 故選擇的接管規(guī)格合適。 (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內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 12 smu /240 ?，則接管內(nèi)徑為 mmuqd v ???? ??? ? 根據(jù)熱軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ 108mm 3mm, di=102mm= 核算流速 smdqu v /)( 22 ???? ??? ? 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(jù) 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smu /2?，則接管內(nèi)徑為 mmuqd v ,3 ???? ??? ? 根據(jù)《化工流體流動與轉(zhuǎn)熱》附錄二十二的冷軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ32mm 3mm， di=26mm= 核算流速 smdqu i / v ???? ??? ? 故選擇的接管規(guī)格合適 塔頂冷凝器的設(shè)計和計算 選擇換熱器的類型。 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℃。全凝器中兩種流體溫度變化不大（ 50℃ 70℃），選擇帶補償圈的固定管板式換熱器。 流動空間和管材的選用。 由于蒸汽是熱流體且比較干凈不易結(jié)垢，蒸汽走殼程便于散熱，可提高冷卻效果，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 13 不必清洗管子而且便于及時排除冷凝液。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流傳熱系數(shù)。所以，蒸汽走殼程，冷卻水走管程。因碳鋼管價格低強度好，全凝器中的流體沒有腐蝕性，所以選用 碳鋼管。 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 熱流體 T ℃ ← ℃ 冷流體 t 15℃ → 35℃ △ t ℃ ℃ 冷流體的定性溫度為 25℃ 熱流體的定性溫度為 T=℃。 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℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) ? ，W/(m℃ ) 粘度μ Pa s 汽化熱 r kJ/kg 乙醇（ ℃ ） 104 864 乙醇蒸氣（ ℃ ） 105 水（ ℃ ） 104 水蒸氣（ ℃ ） 103 冷卻水 (25℃ ) 103 換熱器的衡算 塔頂冷凝器的工藝計算 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 14 ，初選換熱器。 (1)熱負荷的計算 hkgV /4?? hkr J / ????? 64 ???????? rWQ h (2)冷卻水的消耗量 ? ?12 ttCWrWQ pcch ?????? cW =? ? 4612 ?????? ttC QW pc (3)計算平均溫度差 按單殼 程、雙管程考慮，一側(cè)恒溫，求逆流時的平均溫度差： 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。 C（ 50℃～ 70℃），選擇帶有補 償圈的固定管板式換熱器。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為： JB/T 471592 主要參數(shù)如下： 表 232 列管參數(shù) 公稱直徑 600mm 管子尺寸 φ 25 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 15 實際換熱面積 200 ?????? ）（）（ LdnS ? (1)管程對流傳熱系數(shù) i? ??????? BBAA ww ??? 4 ????? ?? ?pi C 對于低粘度流體， iiii d?? 所以)/()( CmWi ????????? (2)殼程對流傳熱系數(shù) o? 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計算冷凝傳熱系數(shù)： 4132????????????????tdngroco ???? 式中 ? 、μ、ρ均為蒸汽在 ℃時液體的物性參數(shù)。 r 為蒸汽在 ℃下的汽化熱。 )/() ( 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。 (1)管程壓降 ? ? psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑ ?? 其中 ? , 1=SN ,1?pN，3?? 管程流速 smAWu im Ci / 5 ??? ??? ? 雷諾數(shù) 44 ???? ???? ?? ?iii ud(湍流 ) 對于碳鋼管 ,取管壁粗糙度ε =，所以 ε 20id ?? 由《化工流體流動與轉(zhuǎn)熱》書的λ Re 關(guān)系圖中可查得 λ =。 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。 21 ρΔ ( 1) 2oo c B uP Ff n N??? 22 ρ2Δ ( 3. 5 ) 2 oB uBPN D? ?? 因管子排列方式為正方角形，所以 F=。 ??? 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。1 ??????? 加擋板：對數(shù) 2n? ，間距 ? ，殼徑 D= PauDBNP B ) (42)( 2239。2 ?????????? ? ? ???????? )10()(0 K PaPaP 計算結(jié)果表明 ,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計要求。 設(shè)計結(jié)果：選用固定管板式換熱器，型號： JB/T 471592 (1)管程流體進出口接管的選擇 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 18 根據(jù)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smu /2?，則接管內(nèi)徑為 mmuqd v 4 ???? ???? ? 根據(jù)《化工流體流動與傳熱》附錄二十二的熱軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ54mm 3mm,di=48mm= 核算流速 smdqu iv / 2 42 ???? ???? ? 故選擇的接管規(guī)格合適。 (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。 （ 3）殼程流體出口接管的選擇 根據(jù)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 u=，則接管內(nèi)徑為 mmuVd s ???? ??? ? 根據(jù)《化工流體流動與傳熱》附錄二十二的冷軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ58mm 2mm， di=54mm= 核算流速 smdqu iv / 22 ???? ??? ? 故選擇的接管規(guī)格合適。 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℃。冷卻水的進口溫度是 12℃，出口溫度是 25℃ . 冷卻器中流體溫度差不大，殼里壓力是常壓，可選擇固定管板式換熱器。 2．確定流體的流經(jīng)和管材。 由于冷卻水可能含有渣滓 ,走管程利于清洗，由于壁面的原因熱流體走殼程有利于提高冷卻效果，所以塔頂餾出液走殼程，冷卻水走管程。 換熱器內(nèi)的流體沒有腐蝕性所以選用碳鋼管，可降低設(shè)備費。 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 熱流體 T ℃ → 35℃ 冷流體 t 25℃ ← 15℃（呼和浩特地區(qū)水溫 15℃） △ t ℃ 20℃ 熱流體的定性溫度為 7 8 .3 3 5 5 6 .6 52 oTC???。 冷流體的定性溫度為ct 0202 1525 ???。