【正文】 ℃ )/W 104 104 壓力降 Pa 程數(shù) 4 1 推薦使用材料 碳鋼 碳鋼 管子規(guī)格 。℃ ) K計 K計 /K選 K選 傳熱系數(shù) W/(m2 (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 3 pa? ? 2 ??? ? 管程 接 管選擇規(guī)格為 273 ? ? mm的 熱軋 無縫鋼管 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 41 的流速為 ? ，則接管內(nèi)徑為 1u4d ? SV? 4164 ???? ?? 根據(jù)熱軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ 426mm 9mm, mm40892426d i ??? 核算流速 smo 2 ???? ?? 故選擇的接管規(guī)格合適。 r 為 飽和蒸汽 在 ℃下的汽化熱。℃) 23m ?? ???? K QS 由固定管板式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，初選型號為 G400Ⅱ 主要參數(shù)如下： 公稱 直徑 500mm 管子尺寸 φ 19 2 管子數(shù) 275 管長 管中心距 管程數(shù) Np 1 排列方式 正三角形 管程流通面積 ㎡ 實際換熱面積： )()( mLdnS oO ???????? ? 采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為： )./( 23m00 ℃mWSQK ?????? 2 核算壓降 ① 管程壓降 ? ? psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑ ?? /Wc kg s? omtC?? ? ? 20 /K W m??℃ ) 粘度μ Pa 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 36 根據(jù)定性溫度分別查取的物性參數(shù)如下： 表 8 塔頂 冷凝 器原料物性參數(shù) 名稱 密度ρ Kg/m3 定壓比熱Cp kJ/(Kg 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 熱流體 T ℃ → ℃ 冷流體 t 25℃ ← 15℃（呼和浩特地區(qū)水溫 15℃） △ t ℃ ℃ 熱流體的定性溫度為 ℃?T 。 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。冷卻水的進口溫度是 15℃，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)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 ? ，則接管內(nèi)徑為 ???? ?? 根據(jù)熱軋無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ 114mm 4mm, ? ?CWK o?? 23 m/ ?? KK ??SS 管程流體進出口接管選擇規(guī)格為φ 68mm3mm 的熱軋無縫鋼管 殼程流體進口接管選擇規(guī)格為φ 114mm2mm 的熱軋無縫鋼管 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 35 mm10642141d i ??? 核算流速 smo 2 ???? ?? 故選擇的接管規(guī)格合適。 (1)管程對流傳熱系數(shù) i? 36768ei ?R 33i ipri ??????? ?? ?P mAo ??? 2o ? 5546eo ?R 0 ? 68bN? PaPo ?? ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 33 對于低粘度流體， iiii d?? 所以 ℃./ 3 9 1 6 7 6 80 2 5 9 8 0 2 d0 2 2rieiiiimWPR??????????? (2)殼程對流傳熱系數(shù) 0? 對于無相變化流體在管外的對流傳熱系數(shù) d?? 因為是液體被冷卻所以 ?μФ 35546e0 ?R 1073 330 0pr0 ??????? ?? ?P ℃Ф μ.m/23 3 3 3 0000Wd???????? (3)污垢熱阻 根據(jù)《化工原理課程設(shè)計》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 /)( 24 ??? ? W℃mRs o /)( 24 ??? ? (4)總傳熱系數(shù) K ddd iom ????? ?? 2m/( Wi?℃） eR 35546o ? ? ?? 20 / mW （? ℃） ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 34 1 1o o oioi i i m oK d d b dRs Rsd d d? ? ?? ?? ? ? ??? ℃.W/123443mK??????????????? 實際換熱面積 253m1 ??????? KQS K值校正 2232 ?????? KKKKK 11 ????SS 故所選擇的換熱器是合適的。 因管子排列方式為正三角形，所以 F=。 (1)熱負荷的計算 WQttcWTTcWQ pcphh5312c21)( 6 0 1 3 8)()(??????????????? （ 2） 冷卻水的消耗量 skgQW C ) 3 512pc??? ???? （）（ (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 35℃ ← ℃ 冷流體 t 15℃ → 25℃ △ t 20℃ ℃ 20 ttln ttt1212m ???? ????℃ (4)初選 K值，估算傳熱面積 由表 3，取 ?? 21 (500 mwK ℃） 傳熱面積 S： 251 ????S 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 主要參數(shù)如下： WQ ?? ?W ?? ℃ )/(w5 0 0 2 ℃mK ?? S1 = 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 31 表 4 列管參數(shù) 公稱直徑 325mm 管子尺寸 Φ 25 管子數(shù) n 40 管長 L/mm 4500 管中心距 mm 32 管程數(shù) 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 2o2 ) 2 mLS ??????? （）（? ????? 252 （K℃） (1)管程壓降 ? ? psti NNFPPP 21 ΔΔΔ∑ ?? 其中 ?F , 1=SN , 4p?N 管程流速 00 i ????? AW C? 雷諾數(shù) 36768 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(guān)系圖中可查得 λ =?！?) 粘度μ Pa 根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù) 熱 流體 T 35℃ ← ℃ 冷流體 t 15℃ → 25℃ △ t 20℃ ℃ 冷流體的定性溫度為 202 25152 ttt 21 ????? ℃ 熱流體的定性溫度為 21 ????? TTT ℃ 根據(jù)定性溫度分別查取的物性參數(shù)如下： 表 8 塔頂全凝器內(nèi)原料物性參數(shù) 名 稱 密度ρ Kg/m3 定壓比熱 Cp kJ/(Kg所以，蒸汽走殼程，冷卻水走管程。 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，不必清洗管子而且便于及時排除冷凝液。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。 塔頂冷凝器的設(shè)計 確定設(shè)計方案 選擇換熱器的類型。 根據(jù) 3 3 e3. 04 36 00 10 = 10 .9 4m / h = 50 .3 8mVH? ? ? 及，從 Y 型離心油泵系列中選取 50Y60 型離心泵。 s %乙醇液（ ℃） 103 冷卻水（ 20℃） 103 由冷凝器的計算得壓降： ) ssp21iPFNNPPP???????????????）（（ 又預(yù)熱的管程壓降： ) ssp21i P FNNPPP? ?????????????? ）（（ 換熱器的總壓降為 。℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) k，W/(m℃ ) 粘度μ Pa 物性參數(shù)的獲取 原料液物性參數(shù) 表 5預(yù)熱器內(nèi)原料物性參數(shù) 名 稱 密度ρ Kg/m3 定壓比熱 Cp kJ/(Kg s %乙醇液（ ℃） 103 冷卻水（ 20℃） 103 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)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(cè)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(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 主 要參數(shù)如下： KWQ ? ?W ?? 21 ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 25 表 4 列管參數(shù) 公稱直徑 273mm 管子尺寸 Φ 25 管子數(shù) n 32 管長 L/mm 3000 管中心距 mm 32 管程數(shù) 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(shù) 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(guān)系圖中可查得 λ =。℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) k，W/(m 冷流體的定性溫度為 ℃202 1525 ???t。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。 2．確定流體的流經(jīng) 由于原料液可能含有渣滓 ,走管程利于清洗