【正文】 ，殼徑D=計(jì)算結(jié)果表明,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計(jì)要求。 (2)殼程壓降,其中Fs=，Ns=1。(3)污垢熱阻根據(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：(4)總傳熱系數(shù)K故所選擇的換熱器是合適的。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φ25管子數(shù)n245管長L/mm4500管中心距mm32管程數(shù)Np1管子排列方式正方形管程流通面積/實(shí)際換熱面積 (1)管程對流傳熱系數(shù)對于低粘度流體，所以(2)殼程對流傳熱系數(shù) 若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式計(jì)算冷凝傳熱系數(shù)：式中、μ、℃時(shí)液體的物性參數(shù)。 (1)熱負(fù)荷的計(jì)算(2)冷卻水的消耗量=(3)計(jì)算平均溫度差按單殼程、雙管程考慮，一側(cè)恒溫，求逆流時(shí)的平均溫度差：熱流體T ℃ ← ℃冷流體t 15℃ → 35℃△t ℃ ℃(4)初選K值，估算傳熱面積由表3，取K選=900.傳熱面積S：176。℃)粘度μPa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ρKg/m3定壓比熱CpkJ/(Kg因碳鋼管價(jià)格低強(qiáng)度好，全凝器中的流體沒有腐蝕性，所以選用碳鋼管。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)。 流動空間和管材的選用。 ℃的含乙醇91%℃的的飽和液體，冷卻水的進(jìn)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℃。(2)殼程流體進(jìn)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(jìn)入接管時(shí)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φ108mm3mm,di=102mm=核算流速 故選擇的接管規(guī)格合適。計(jì)算結(jié)果表明,管程和殼程的壓降均能滿足設(shè)計(jì)要求。 因管子排列方式為正三角形，所以 F=?！? 故所選擇的換熱器是合適的。為水在125℃下的汽化熱?！?傳熱面積S：(5)初選換熱器型號由于兩流體溫差大于50℃，小于70℃，可選用帶有補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器?！?粘度μPa根據(jù)定性溫度分別查取的物性參數(shù)如下：表221 預(yù)熱器內(nèi)原料物性參數(shù)名 稱密度ρKg/m3定壓比熱CpkJ/(Kg因碳鋼管價(jià)格低強(qiáng)度好，預(yù)熱器中的流體沒有腐蝕性，所以選用碳鋼管。2．流動空間和管材的選用設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為水蒸汽，冷流體為原料液乙醇。例如，若換熱器的總傳熱系數(shù)較大，將導(dǎo)致流體通過換熱器的壓強(qiáng)降(阻力）增大，相應(yīng)地增加了動力費(fèi)用；若增加換熱器的表面積，總傳熱系數(shù)和壓強(qiáng)降降低，又受到安裝換熱器允許的尺寸的限制，且換熱器的造價(jià)也提高了。通常，進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足傳熱要求的前提下，再考慮其他的問題。否則需另設(shè)K選值，重復(fù)以上計(jì)算步驟。 計(jì)算管程、殼程對流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻，在計(jì)算總傳熱系數(shù)K計(jì)。 系統(tǒng)物料衡算 根據(jù)產(chǎn)量要求，計(jì)算換熱系統(tǒng)的原料量、產(chǎn)品量，再進(jìn)一步確定所需計(jì)算的換熱器，逐步進(jìn)行換熱器的選用。但是程數(shù)過多，將導(dǎo)致管程流體阻力增加，面積的利用率也降低。當(dāng)管內(nèi)流體流量較小時(shí)，會使管內(nèi)流速較低，對流傳熱系數(shù)較小。冷凝器的管程進(jìn)出口接管直徑通常直徑較大采用熱軋無縫鋼管，管壁較厚，殼程流體出口接管選擇冷軋無縫鋼管。對于熱流體的溫差可根據(jù)工藝要求計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)可采取冷卻水兩端溫差為8～10℃。下表列出工業(yè)一般采用的流體流速范圍。但是流速增加，又使流體阻力增大，動力消耗就增多。 不潔凈的或易結(jié)垢的流體宜走管程，便于清洗管子。（2）待冷卻的流體宜走殼程，便于傳熱。影響選擇結(jié)果的因素很多，主要考慮以下三方面：（1）粘度大的流體或流量小的流體宜走管程。這次設(shè)計(jì)中的原料預(yù)熱器和塔頂全凝器的殼程走的是蒸汽所以不安裝折流板。列管式換熱器折流板的作用是；增強(qiáng)流體在管間流動的湍流程度；增大傳熱系數(shù)；提高傳熱效率。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mm的用鋼板卷焊而成。 殼程結(jié)構(gòu) 殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要由折流板、支承板、縱向隔板及緩沖板等元件組成。壓力較低時(shí)可采用平蓋，壓力較高時(shí)則采用凸形蓋，用法蘭與管板連接。封頭、管箱的確定列管式換熱器管箱即換熱器的端蓋，也叫分配室。管板與管子的連接可脹接，焊接和脹焊并用。列管式換熱器管板是用來固定管束連接殼體和端蓋的一個(gè)圓形厚板，它的受力關(guān)系比較復(fù)雜。本次設(shè)計(jì)選擇正三角形的排列方式。本次設(shè)計(jì)采用ф25 mm碳鋼管。在管程結(jié)垢不很嚴(yán)重以及允許壓力降較高的情況下，采用ф19mm2mm直徑的管子更為合理。換熱管布置和排列間距管束的多少和長短由傳熱面積的大小和換熱器結(jié)構(gòu)來決定，它的材質(zhì)選擇主要考慮傳熱效果、耐腐蝕性能、可焊性等。固定管板式換熱器主要分為管程和殼程兩大部分。固定管板式換熱器最容易出現(xiàn)的故障就是管子和管板連接部分泄漏。根據(jù)制定的流程方案，可選擇帶補(bǔ)償圈的和不帶補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器，此類換熱器的結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，宜處理兩流體溫差50℃到70℃且殼方流體較清潔及不宜結(jié)垢的物料，流體壓強(qiáng)不高于600Kpa的情況。在具體選型時(shí)，我們需要抓住實(shí)際工況下最重要的影響因素或者說是所需換熱器要滿足的最主要目的，解決主要矛盾。 換熱器設(shè)計(jì)方案的確定 對于所選擇的換熱器，應(yīng)盡量滿足以下要求：具有較高的傳熱效率、較低的壓力降；重量輕且能承受操作壓力；有可靠的使用壽命；產(chǎn)品質(zhì)量高，操作安全可靠；所使用的材料與過程流體相容；設(shè)計(jì)計(jì)算方便，制造簡單，安裝容易，易于維護(hù)與維修。本次換熱系統(tǒng)為精餾系統(tǒng)的換熱設(shè)備，包括原料預(yù)熱器，塔頂全凝器，塔頂產(chǎn)品冷卻器，塔底再沸器，塔底殘液冷卻器。第一章 換熱系統(tǒng)的流程方案的確定 進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求確定換熱系統(tǒng)的流程方案并選用適當(dāng)類型的換熱器，確定所選換熱器中流體的流動空間及流速等參數(shù)，同時(shí)計(jì)算完成給定生產(chǎn)任務(wù)所在地需的傳熱面積，并確定換熱器的工藝尺寸。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不用類型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，簡稱為換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。關(guān)鍵詞：換熱器、冷卻器、全凝器、預(yù)熱器。在設(shè)計(jì)過程中大家一起集思廣益，遇到難點(diǎn)時(shí)一起討論，對原料預(yù)熱器、塔頂全凝器、塔頂產(chǎn)品冷卻器、塔底殘液冷卻器、塔底再沸器進(jìn)行計(jì)算。其中包括：原料預(yù)熱器、塔頂全凝器，塔頂冷卻器，塔底再沸器，塔底冷卻器的設(shè)計(jì)。精餾過程回流比R=2呼和浩特地區(qū)水溫15℃2 設(shè)計(jì)要求（1）確定換熱系統(tǒng)的流程方案，并將流程方案繪制成帶控制點(diǎn)的流程圖；（2）為所制定的流程方案配置換熱器并選型；（3）選擇并確定塔頂冷凝器、塔頂產(chǎn)品冷卻器和原料預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)尺寸：包括設(shè)計(jì)計(jì)算換熱器的熱負(fù)荷、傳熱面積、換熱器接管、殼體、管板、隔板等；（4）核算總傳熱系數(shù)和換熱器流動阻力,選擇原料泵；