【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。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(guò)的研究成果，了明確的說(shuō)明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。對(duì)本文的研究做出重。要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本。聲明的法律后果由本人承擔(dān)。文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部。制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。實(shí)際問(wèn)題的能力；精餾原料:粗酒精含乙醇50%,水50%,由20℃預(yù)熱至泡點(diǎn)℃；為35℃液體儲(chǔ)存；塔底殘液:含乙醇不高于%,℃冷卻為35℃液體。為所制定的流程方案配置換熱器并選型；熱器、塔頂全凝器和塔頂產(chǎn)品冷卻器進(jìn)行精算；其余只進(jìn)行粗算。

　　

【正文】 算 設(shè)計(jì)任務(wù)要求離心泵用于原料液的輸送，是原料泵，根據(jù)流程圖，該離心泵需要完成從儲(chǔ)罐輸送原料液流經(jīng) 100m 長(zhǎng)的直管管路、管路中各部件（包括 1 個(gè)截止閥、 1個(gè)取樣閥、 1 個(gè)調(diào)節(jié)閥 、 2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭）、預(yù)熱器管程，再到精餾塔進(jìn)料口。 考慮到直管中流動(dòng)的是不可壓縮的液體，溫度使密度變化的不大，可以近似認(rèn)為原料液物性參數(shù)取初始溫度為 20℃時(shí)的數(shù)據(jù)。 20℃時(shí)，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?jiǎn)我晃镔|(zhì)與混合物體的物性參數(shù) 名稱 密度ρ kg/m3 粘度μ Pa s 20℃水 10? 20℃乙醇 790 10? 20℃原料液（ 50%乙醇， 50%水） 882 10? ⑴ 體積流量 smmkg skgFQ /????? ? ⑵ 設(shè)計(jì)輸送高度（儲(chǔ)罐液面與精餾塔進(jìn)料口高度差）為 20mZ? ，根據(jù)預(yù)熱器接管的計(jì)算，已知輸送管道為令儲(chǔ)罐液面保持恒定，并且設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐液面上方維持常壓并以內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 29 此為基準(zhǔn)面，設(shè)液面絕對(duì)壓力為 ，設(shè)計(jì)精餾塔進(jìn)料口處的塔內(nèi)絕對(duì)壓力為. ⑶ 以儲(chǔ)罐液面為基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面和精餾塔出口水平面之間列柏努利方程得壓頭計(jì)算式： 管路的壓頭 2221b b 2 1efu u p p= Z + + +2 g gHH?? ? 其中 Z =20m 1bu =0m/s smAQub /)(4232 ??????? ?? ⑷阻力壓頭損失的計(jì)算 ① 直管阻力壓頭損失的計(jì)算 32 ?? ?????? ?uudR bie ? 取碳鋼管的粗糙度為 =? ，則i= = 36? 由 Re? 圖，查得 =? 直管長(zhǎng) L=100m，則直管壓降 221 i u 1 0 0 2 .1 8f = = 0 .0 3 3 = 2 2 . 2md 2 g 0 .0 3 6 2 9 .8 1LH ? ?? ?? 直管管路中各部件包括 1個(gè)截止閥、 1個(gè)取樣閥、 1 個(gè)調(diào)節(jié)閥、 4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭： 截止閥： e=1 15=15mL ? 調(diào)節(jié)閥（全開）： =6? 標(biāo)準(zhǔn)彎頭： e=4 6mL ?? 出口阻力系數(shù)： =1? 進(jìn)口阻力系數(shù)： =? 共有進(jìn)口 2 個(gè)，出口 2 個(gè) 所以局部阻力壓降 為 221f= 2luH dg??????????? ? ? ) 3 6150 3 ( 2 ?????????? 冷卻器管程壓降為 11200 Pa, 預(yù)熱器管程壓降為 10615Pa 換熱器的總壓降為 。 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(jì)說(shuō)明書 30 又因?yàn)檩斔偷囊后w為有機(jī)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）。 根據(jù)，從 Y型離心油泵系列中選取 50Y60型離 心泵。 表 272 50Y60型離心泵主要參數(shù) 由于原料液的密度 3=882kg / m? 小于水的密度，所以不需核算泵所需的軸功率，而從上面有關(guān)數(shù)據(jù)科看出，泵所提供的流量 Q和揚(yáng)程 H均稍大于管路系統(tǒng)要求值，實(shí)際生產(chǎn)操作中流量可通過(guò)泵出口閥開度來(lái)調(diào)節(jié)。 體積流量 揚(yáng)程 m 軸功率 KW 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 60 2950 35% 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 31 第三章匯總表 原料預(yù)熱器結(jié)果匯總表 熱流體 125℃ 125℃ 水蒸氣 管子根數(shù) n 40 冷流體 20℃ ℃原料液 管心距 32mm 熱負(fù)荷 310?w 換熱管長(zhǎng)度L 3000mm Wh Kg/h 管子排列方式 正方形 Wc 9343Kg/h 管程流通面積 Δ tm ℃ 管程對(duì)流傳熱系數(shù) (m2℃ ) K 選 900 W/(m℃ ) 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) (m℃ ) 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℃ ) 管程壓強(qiáng)降 殼程壓強(qiáng)降 管程接管 進(jìn)： do=50,b=3,di=44mm 殼程接管 進(jìn)： do=108,b=3,di=102mm 出： do=50,b=3,di=44mm 出： do=32,b=3di=26mm 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 32 塔頂全凝器結(jié)果匯總表 熱流體 ℃ ℃ 乙醇 蒸氣 管子根數(shù) n 245 冷流體 15℃ 35℃冷卻水 管心距 32mm 熱負(fù)荷 ? w 換熱管長(zhǎng)度 L 4500mm Wh 15000 Kg/h 管子排列方式 正方形 Wc 48100Kg/h 管程流通面積 Δ tm ℃ 管程對(duì)流傳熱系數(shù) W/(m2℃ ) K 選 900W/(m℃ ) 殼程對(duì)流傳熱 系數(shù) (m℃ ) 公稱直徑 DN 600mm Rso 104 (㎡ ℃ )/W 換熱面積 Rsi 104(㎡ ℃ )/W 管程數(shù)NP 1 總傳熱系數(shù) K (m2℃ ) 管程壓強(qiáng)降 殼程壓強(qiáng)降 管程接管 進(jìn)： do=54,b=3,di=48mm 殼程接管 進(jìn)： do=42,b=,di=35mm 出： do=54,b=3,di=48mm 出： do=58,b=2,di=54mm 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 33 塔頂冷卻器結(jié)果匯總表 熱流體 ℃ 35℃ 產(chǎn)品 管子 根數(shù) n 56 冷流體 15℃ 35℃冷卻水 管心距 32mm 熱負(fù)荷 ?W 換熱管長(zhǎng)度 L 20xxmm Wh 4030Kg/h 管子排列方式 正方形 Wc 15200 Kg/h 管程流通面積 Δ tm ℃ 管程對(duì)流傳熱系數(shù) (m2℃ ) K 選 840W/(m℃ ) 殼程對(duì)流傳熱 系數(shù) (m℃ ) 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℃ ) 管程壓強(qiáng)降 殼程壓強(qiáng)降 管程接管 進(jìn)： do=42,b=3,di=36mm 殼程接管 進(jìn)： do=38,b=3,di=32mm 出： do=42,b=3,di=36mm 出： do=38,b=,di=29mm 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 34 第四章課程設(shè)計(jì)評(píng)論 在此次化工原理課程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)任務(wù)多種多 樣，列管換熱器的設(shè)計(jì)便是其中之一。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。換熱器主要作用是對(duì)工業(yè)原料及產(chǎn)物的熱性質(zhì)進(jìn)行改變。根據(jù)用途主要又分為加熱器與冷凝器。常用換熱器主要有固定板式換熱器、浮頭式換熱器、 U型換熱器等。 在課設(shè)中主要選用固定板式換熱器，對(duì)其進(jìn)行了物料衡算、換熱管的選擇、換熱器的選型等一系列工業(yè)設(shè)計(jì)。熟悉掌握換熱器的化工工藝用途、設(shè)計(jì)方法、 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。 在設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)難題向老師提問(wèn)有關(guān)問(wèn)題，對(duì)我們的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，同時(shí)這也 是我們必須學(xué)習(xí)掌握的一門技巧。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 35 心得體會(huì) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)換熱器方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。 過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，在此過(guò)程中也感到過(guò)非常的麻煩，反感。但是都堅(jiān)持著咬緊牙關(guān)繼續(xù)做下去。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)給我很多專 業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，對(duì)知識(shí)傳熱的知識(shí)有了進(jìn)一步的更全面面的了解。同時(shí)，也培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的實(shí)踐能力，回顧起此課程設(shè)計(jì)，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是水深火熱，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正運(yùn)用自己所學(xué)到的知識(shí)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 36 參考文獻(xiàn) [1] 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司 組織編寫換熱器?化學(xué)工業(yè)出版社 [2] 柴誠(chéng)敬、張國(guó)亮 ?化工流體與流動(dòng)傳熱 ?北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ? 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