【導讀】（一）、原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率??????（八）、換熱器主要結(jié)構尺寸和計算結(jié)果????????Aa—塔板開孔區(qū)面積,m2；Af—降液管截面積,m2；c0—流量系數(shù),無因次；CS—氣相負荷因子,m/s；d0——篩孔直徑,m；ev—液體夾帶量,kg（液）/kg（氣）；E——液流收縮系數(shù),無因次；ET—總板效率,無因次；F—氣相動能因子,kg1/2/；g——重力加速度,；h1—進口堰與降液管間的水平距離,m；hc—與干板壓降相當?shù)囊褐叨?m液柱；hf—塔板上鼓泡層高度,m；hL—板上清液層高度,m；Ls—液體體積流量,m3/s；Lw—潤濕速率,m3/；NT——理論板層數(shù)；△PP氣體通過每層篩板的降壓,Pa；t——篩孔的中心距,m；u0,min—漏液點氣速,m/s；u′0—液體通過降液管底隙的速度,m/s；Vh——氣體體積流量,m3/h；Wc——邊緣無效區(qū)寬度,m；Z——板式塔的有效高度,m；σ——表面張力,N/m；[1]董大勤.化工設備機械基礎[M].北京：化學工業(yè)出版社，2020.

　　

【正文】 傳熱面積： 23m m 20. 6754. 7965010754. 87tK QS ?? ????? 考慮 15％的面積裕度， S=S′= = m2。 （六）、 換熱器的工藝結(jié)構尺寸 換熱管及管內(nèi)流速的選擇 根據(jù)我國目前的系列標準，本設計 固定管板式式換熱器選 用管徑為ф 25mm 的碳鋼管，管內(nèi)流速取 u= m/s。 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 8200010 . 22 s2 s ??????? ????根 按單程管計算，所需的傳熱管長度為 m 1 0 . 0 9 3300 . 0 2 52 3 . 7 7nd SL o ????? ?? （ do為管外徑）。顯然傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構，現(xiàn)取傳熱管長L=5 m，則該換熱器管程數(shù)為 261 0 . 0 9 3LLNp ????，傳熱管總根數(shù) N=28 2=58(根 ) 傳熱管排列和分程方法 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 31 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距 t= do，則 t= 25=≈ 32(mm) 橫過管束中心線的管數(shù) （根） 10581 . 1 9N1 . 1 9n c ???? 殼體內(nèi)徑 采用單管程結(jié)構，取管板利用率η＝ ，則殼體內(nèi)徑為 m 0. 30 50. 75810321. 05N1. 05 tD 3 ?????? ? 圓整可取 D＝ 400 mm 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25％，則切去的圓缺高度為 h＝ 400＝ 100 mm；取折流板間距 B＝ ，則 B＝ 400＝ 120 mm，可取板間距 B=150 mm；折流板數(shù)塊 400 . 1 52 5 . 9B0 . 1LN B ??? ，折流板圓缺面水平裝配。 接管 殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)流體流速為 u＝ 2 m/s，則接管內(nèi)徑為： m 0 . 0 3 9 27 8 0 . 3 9 0 1s1s1 ???????? ???? uu 取標準管徑為 45 mm。 管程流體進出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u＝ 2 m/s，則接管內(nèi)徑為： m 0 . 0 7 5 8 810001 4 . 5 2 14u4Vd s ???????? ?? 取標準管徑為 800 mm （ 七） 、換熱器核算 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 32 熱量核算 ①殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板，可采用凱恩公式 0 . 1 4w1 /30 . 5 5e1e11 PrRd0 . 3 6 ）（ ???? ? 因是正三角形排列所以當量直徑： m 0. 02020. 0254π0. 0322 30. 025π 4d4πt2 3πd 4d 222o2oe ?????? ）（）（ 殼程流通截面積： 2oo1 m 0 . 0 1 3 1 2 50 . 0 3 20 . 0 2 510 . 40 . 1 5td1BDS ????? ）（）（ 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別： m /s 0 . 1 8 67 8 0 . 30 . 0 1 3 1 2 51 . 9 0 6S mSVu 1o1 s1o1s11 ????? ? )( 1 0 0 0 2 1 3 0102 3 9 . 0 2 0 27 8 0 . 3udRe 31 1e11 湍流??? ???? ?? 普蘭特準數(shù)： 4. 2811131 100. 239 3100234 3311p1 ?????? ? ? 粘度校正： W??????????? C) W / ( m6 1 1 . 3 214 . 2 8 10 2 1 3 010 . 0 2 0 20 . 1 1 3 1 1 90 . 3 6 21 / 1 ????????? ②管程對流傳熱系數(shù) PrRed0 .0 2 3 ?? ? 管程流通截面積 222o m 0 . 0 0 9 4 2300 . 0 20 . 7 8 530d4S ?????? ? 管程流體流速及其雷諾數(shù)分別 m /s 0 . 4 7 9 900010 . 0 0 9 4 24 . 5 2 1SmSVu o sos ????? ? 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 33 )1 0 0 0 0 ( 1 4 2 5 5 . 40 . 0 0 7 2 5 0 . 4 8 7 10 . 0 20 0 01duRe 湍流?????? ?? 普蘭特準數(shù) 4 . 6 76 4 100 . 7 2 5104 . 1 7 4CPr 33p ?????? ? ? C) W / ( m2 7 4 5 . 4 4 5 4 . 6 . 0 20 . 6 4 80 . 0 2 3 20 .40 .8 ???????? ③傳熱系數(shù) K 污垢熱阻 Rs= m2℃/W , Rs1= m2℃/W ； 管壁的導熱系數(shù) λ =48 W/(m℃) ； mdd o m ???。 C) W / ( m3 6 5 . 5 4 36 1 2 . 3 9 4 511 0 0 00 . 1 7 20 2 2 0 2 0 2 0 2 0 2 1 0 0 00 . 3 4 40 2 7 4 4 . 7 6 50 2 111211????????????????????smooso RdbdddRddK ④傳熱面積 S 23m m 35. 55 1358. 52 22363. 87210757. 0501tK QS ?? ???? 該換熱器的實際傳熱面積 Sp 2op m 2 3 . 0 210580 . 0 ??????? ）（）（lN? ,因 S180。pS 所以此串聯(lián)一個殼程，因此 Sp= m2 該換熱器的面積裕度為： 3 2 . 3 2 %3 5 . 5 5 1 33 5 . 5 5 1 34 6 . 6 2S SSH p ??? 故傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。 換熱器內(nèi)流體的流動阻力 ①管程流動阻力 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 34 管程總壓力降 pst21 NNFPPP? ????? ）（ ，其中污垢校正系數(shù)取Ft=；管程數(shù) Np=2；串聯(lián)殼程數(shù) Ns=2。 由 Re＝ ，傳熱管相對粗糙度 ＝ ，查莫狄圖得λ＝ W/m℃ 。 直管阻力 Pa 1 1 8 7 . 2 42 0 . 51 0 0 00 . 0 221 ??????? ul ?? 局部阻力 Pa 3 7 2 . 5 4 22 0 . 50 0 0132P 222 ?????? u?? Pa 8 7 3 4 . 5 4 4221 . 43 7 2 . 5 4 21 1 8 7 . 2 4P ???????? ）（ 管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。 ②殼程阻力 ss210 NF)PP(P? ??????? 流體流經(jīng)管束的阻力用 2u)1N(nFfP 21Bc11 ?????計算： F=， nc=10， NB=40， u1= 摩擦系數(shù) 0 . 5 8 51 4 2 5 5 . ???? ??f Pa 1 9 3 0 . 1 12 0 . 2 0 5 77 7 8 . 5 6 1)140(100 . 5 7 1 60 . 5P 21 ?????????? 流體流過折流板缺口的阻力 2u)D2B3 . 5(NP 21B2 ???? B=， D=， Fs= Pa 1 8 1 1 . 8 2 52 0 . 2 0 5 77 7 8 . 5 1)0 . 40 . 1 523 . 5(40P 22 ???????? 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 35 Pa 8 6 0 6 . 5 2 1 421 . 1 51 8 1 1 . 8 2 51 9 3 0 . 1 1P ??????? ）（ ，殼程流動阻力也能接受。 （八）、 換熱器主要結(jié)構尺寸和計算結(jié)果 換熱器形式：固定管板式 工藝參數(shù) 名稱 管程 殼程 物料名稱 循環(huán)水 甲苯 定壓比熱容 (kg℃ ) (kg℃ ) 操作溫度， ℃ 35/75 流量， kg/h 流體密度， kg/m3 1000 流速， m/s 傳熱量， kW 總傳熱系數(shù)， W/m2K 傳熱系數(shù)， W/m2K 污垢系數(shù)， m2K/W 阻力降， MPa 程數(shù) 2 1 管子規(guī)格 ф 25 管數(shù) 58 管長 mm:6000 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 36 管間距， mm 32 排列方式 正三角形 折流板型式 上下 間距 mm 150 切口高度 25% 殼體內(nèi)徑， mm 400 換熱面 積（ m2） 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 37 九 、 精餾過程流程圖 BCD 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 38 結(jié)束語 十 、 本次 課程設計是對學過的知識加以檢驗和 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，尤其是這次精餾塔設計更加深入了對化工生產(chǎn)過程的理解和認識，使我們所學的知識不局限于書本，并鍛煉了我的邏輯思維能力 和實踐能力。 設計過程中培養(yǎng)了我的自學能力，設計中的許多知識都需要查閱資料和文獻，并要求加以歸納、整理和總結(jié)。通過自學及老師的指導和同學的幫助，不僅鞏固了所學的化工原理知識 ,更極大地拓寬了我的知識面，讓我更加認識到實際化工生產(chǎn)過程和理論的聯(lián)系和差別，這對將來的畢業(yè)設計及工作無疑將起到 至關 重要的作用 . 這次 課程設計，從最開始的草稿，到后來的電子稿，我經(jīng)過了一遍又一遍的修改，每次修改都伴隨著我很大的努力，當然也伴隨著我很大的進步，更使我明白理論離實踐的距離真的很遠。最開始是由于自己的粗心大意導致了理論板的卻定出現(xiàn)了錯誤，從而是的后面出現(xiàn)了一系列的錯誤，好在及時發(fā)現(xiàn)，從新進行了計算。雖然浪費了時間但是也讓我知道了粗心大意的后果，并且去改掉粗心的毛病。在這次化工原 理課程設計中我也收獲到了很多，學會了一些 word 中自己以前不會的的東西， 更在王克良老師的指點下 加深學了 Auto CAD 繪圖軟件，同時 同學們的幫助 也讓我深深地感受到了同學們之間的友誼，感謝同學們對我的幫助和鼓勵，使我能夠順利的完成我的課程設計，同時也感謝幾位同學在 CAD 繪圖過程中對我的指導。在此，衷心的謝謝你們對我的幫助。設計中一定有很多疏漏和錯誤之處，懇請老師批評指正 為謝 ，并感謝學校給予我這次機會！ 六盤水師范學院化工原理課程設計說明書 39 課程設計成績評定表 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 成績評定： 簽名： 年 月 日