【導(dǎo)讀】指標(biāo)，以滿足過程工藝條件的需要，同時(shí)也提高能源利用率的主要設(shè)備之一。行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備等近30多種產(chǎn)業(yè)，相互形成產(chǎn)業(yè)鏈條。換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。在石油、化工、輕工、制藥、汽或者把蒸汽冷凝成液體。達(dá)30%，其重要性可想而知。精蒸汽輸送到塔頂冷凝器，利用循環(huán)冷卻水作為冷卻介質(zhì)使酒精蒸汽轉(zhuǎn)為液體，同時(shí)，利用塔釜再沸器將塔釜液體進(jìn)行快速加熱達(dá)到泡點(diǎn)，輸。送到精餾塔中進(jìn)行蒸餾，剩余的釜?dú)堃航?jīng)過塔底冷卻器冷卻后輸送到儲(chǔ)裝罐中。最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。溫差分布較均勻。以逆流的平均溫差最大順流最小。在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫。備，在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、

　　

【正文】 20m/s u 40m/s) 所以，標(biāo)準(zhǔn)接管內(nèi)徑為 325mm。 ③殼程流體出口接管，取接管內(nèi)流體流速為： u= m/s， 則接管內(nèi)徑為 d=(4V/π u)=(4 14167/ 2 3600) =， 查出 do=68mm,b=5mm,di=58mm， 因?yàn)?u=V/Ao=(14167 4)/( 3600 )=( 1m/s u 3m/s) 所以，標(biāo)準(zhǔn)接管內(nèi)徑為 58mm。 塔頂冷卻器的工藝計(jì)算 備注 管程進(jìn)、出口標(biāo)準(zhǔn) 接 管 外 徑 為190mm 殼程進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)接管外徑為 345mm 殼程出口標(biāo)準(zhǔn)接管外徑為 68mm Qh =80960W Wc=內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 20 （ 1）估算傳熱面積，初選換熱器型號(hào) 熱流體：含乙醇為 92%的乙醇液體 冷流體：冷卻水（ 15℃） ①基本物性數(shù)據(jù)的查取 乙醇液的定性溫度 （ +25） / 2=℃ 冷卻水的定性溫度 （ 35+15） / 2 =25℃ 物性參數(shù)： 名稱 密度ρ Kg/m3 定壓比熱Cp KJ/(Kg℃ ) 導(dǎo)熱系 k W/(m ℃ ) 粘度μ Pa s 汽化熱 r KJ/Kg 乙醇液℃ 760 291 104 水 ℃ 104 2500 冷卻水 20℃ 1． 005 105 ②熱負(fù)荷計(jì)算 Cpm=92%C 乙醇 +8%C 水 = KJ/(Kg℃ ) Q=WhCpm(T1T2) =()／ 3600=180960 W Q=WhCpm(T1T2)= WcCpm(t2t1) 所以冷卻水耗量： Wc=Q/Cpc ( t2 t1) = 180960/ 103 15 = kg/s = 10383kg/h ③確定流體的流徑 設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為乙醇液體，冷流體為冷卻水，為使乙醇液體通過管壁面向空氣中散熱提高冷卻效果，所以令乙醇液體走殼程，冷卻水走管程。 ④計(jì)算平均溫度差 暫按單殼程雙管程考慮，先求逆流平均溫度差 Δ tm =℃ So= m2 Ko=(m2℃ ) 內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 21 乙醇蒸汽 T1= T2=35 冷卻水 t2=30 t1=25 Δ t ℃ 10℃ Δ tm =（ ） /ln（ ） =℃ 計(jì)算 R： R=(T1T2)/(t2t1)=()/(3025)= P=(t1t2)/(tT1t1)= (3025)/()= 由教材 419 圖查得 ??t? ,mt? =Δ tm* t?? = =℃ ⑤選 K 值，估算傳熱面積 取 K=380 W/(m2℃ ) S=Q/(KΔ tm )=180960 /（ 380 ） = ⑥初選換熱器型號(hào) 由于兩流體溫差小于 50℃，可選用普通的固定管板式換熱器，初選換熱器型號(hào)為： G700 Ⅱ 主要參數(shù)如下： 外殼直徑 DN 400mm 公稱壓力 PN 公稱面積 管子尺寸 φ 19 2 管子數(shù) 108 管長(zhǎng) 3m 管中心距 32mm 管程數(shù) Np 4 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 m2 實(shí)際換熱面積： So=nπ dL=108 = m2 采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為： Ko=Q/ (SoΔ tm )= 180960/（ ） =(m2℃ ) （ 2）接管 ①管程流體進(jìn)出口接管，取接管內(nèi)流體流速為： u= m/s， 則接管內(nèi)徑為 d=(4V/π u)=(4 ( 2 ))=， 查出 do=45mm,b=,di=40mm， 因?yàn)?u=V/Ao=(10383 4)/( 3600 )=( 1m/s u 管程進(jìn)、出口標(biāo)準(zhǔn) 接 管 外 徑 為45mm 內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 22 3m/s) 所以，標(biāo)準(zhǔn)接管內(nèi)徑為 40mm。 ②殼程流體進(jìn)出口接管，取接管內(nèi)流體流速為： u=2 m/s， 則接管內(nèi)徑為 d=(4V/π u)=(4 ( 2 )=， 查出 do=49mm,b=2mm,di=45mm， 因?yàn)?u=V/Ao=( 4)/( )=( 1m/s u 3m/s) 所以，標(biāo)準(zhǔn)接管內(nèi)徑為 45mm。 殼程進(jìn)出口標(biāo)準(zhǔn)接管外徑為49mm 內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 23 第三章 匯 總 表 原料預(yù)熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 換熱器型式：浮頭式 管口表 換熱面積（ m2）： 符號(hào) 尺寸 (mm) 用途 連接形式 工藝參數(shù) a DN45 原料液入口 平面 名稱 管程 殼程 b DN45 原料液出口 平面 物料名稱 50%乙醇+50%水 130℃水蒸汽 c DN32 放凈口 凹凸面 操作壓力 MPa d DN32 排氣口 凹凸面 操作 溫度 ℃ 130 e DN95 水蒸汽入口 凹凸面 流量 Kg/h f DN15 冷凝水出口 凹凸面 流體密度 Kg/m3 流速 m/s 傳熱量 W 538278 壓力降 Pa 3822 程數(shù) 2 1 推薦使用材料 碳鋼 碳鋼 管子規(guī)格 Φ 19 管數(shù) 60 管長(zhǎng) (mm) 3000 管間距(mm) 25 排列 方式 正三角形 折流板型式 上下 間距 無 切口 高度 公 稱 直徑（ mm） 325 保溫層 厚度(mm) f cebda附 圖3000mm325mm內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 24 第四章 設(shè) 計(jì) 評(píng) 論 通過本次化工原理的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了根據(jù)工藝過程的條件查找相關(guān)資料的方法，并從各種資料中篩選出比較合適的資料，同時(shí)學(xué)習(xí)到根據(jù)工藝要求確定工藝流程主要設(shè)備，以及如何計(jì)算出主要設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)及數(shù)據(jù)等。通過課程設(shè)計(jì)利用 CAD 繪制主題設(shè)備的裝配圖，加深了對(duì)主體設(shè)備圖的了解，以及學(xué)習(xí)工藝流程 圖的制法。對(duì)化工原理的有關(guān)步驟和相關(guān)內(nèi)容有了一定的了解，特別是對(duì)換熱器的流程。在設(shè)計(jì)的過程中培養(yǎng)了我們大膽假設(shè)，小心求證的態(tài)度。同時(shí)我們還認(rèn)識(shí)到，組員之間一定要多溝通，多交流意見，團(tuán)結(jié)合作才能過更好地完成設(shè)計(jì)工作。 但是由于這次化工原理課程設(shè)計(jì)是第一次設(shè)計(jì)，而且時(shí)間比較倉(cāng)促，查閱的資料有限，所以本課程設(shè)計(jì)還不夠完善，不能夠進(jìn)行有效可靠的計(jì)算。 最后非常感謝老師的指導(dǎo)以及同組人員之間的討論，正是有了我們?cè)谝黄鹩懻摵突ハ鄮椭?，才是我更快更順利的完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。 內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 25 參 考 文 獻(xiàn) [1]. 柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮 .化工流體流動(dòng)與傳熱 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [2]. 姚玉英等 .化工原理 [M].天津 ：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 2021 [3]. 賈紹義，柴誠(chéng)敬 .化工原理課程設(shè)計(jì) [M].天津 ：天津大學(xué)出版社， 2021 [4]. 化學(xué)工程手冊(cè)編委會(huì) .化學(xué)工程手冊(cè)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(yùn)初．換熱器的傳熱強(qiáng)化與優(yōu)化設(shè)計(jì) [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(qiáng)化傳熱技術(shù) [M]．北京：化 學(xué)工業(yè)出版社， 2021． 內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 26 致謝 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，有很多人給了我很多指導(dǎo)和幫助。 首先我要感謝學(xué)校了我這次鍛煉的機(jī)會(huì)，讓我對(duì)化工工作中的換熱器的設(shè)計(jì)有了一定的了解，為我以后的工作做了很好的鋪墊。 其次要感謝簡(jiǎn)麗老師的指導(dǎo)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中給了我許多許多幫助，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣，更是我以后設(shè)計(jì)追求的榜樣。 最后要感謝我的同學(xué)們，他們給了我很多鼓勵(lì)和幫助。