再沸器畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-在線瀏覽
2024-08-30 00:21本頁(yè)面
【正文】 酒精和水蒸發(fā)溫度的不同而達(dá)到所需要酒精的濃度。在酒廠里是將低濃度的酒（實(shí)質(zhì)上是酒精與水的混合物）放在酒精精餾塔中水浴加熱至酒精的沸點(diǎn)以上，但又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水的沸點(diǎn)，這樣酒精就大量地從酒液中蒸發(fā)出來，通過上部的冷凝器重新變成液態(tài)酒精被收集起來，在此溫度下，酒中所含的水份卻不會(huì)被大量蒸發(fā)而留了下來。 排出的酒精廢液進(jìn)入再沸器再次的分離酒精和水，利用高效的換熱技術(shù)來增加酒精的濃度和產(chǎn)量。而剩余的廢液經(jīng)過排廢器達(dá)到環(huán)境允許排放的標(biāo)準(zhǔn)排放到廢水溝中。整套設(shè)備可以更經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)出所需要的酒精產(chǎn)品?，F(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)用于20%%的排放濃度的換熱器——再沸器，該換熱器的工藝條件如下。該換熱器由于用于酒精的蒸發(fā)再沸，工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮到酒精具有較高的清潔度，不易在管道內(nèi)產(chǎn)生污垢以及溫差不大，故初步選擇固定管板式換熱器。該換熱器由于用于酒精的蒸發(fā)再沸，工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮到酒精具有較高的清潔度，不易在管道內(nèi)產(chǎn)生污垢，且具有飽和蒸汽冷凝的換熱器，應(yīng)使飽和蒸汽走殼程，便于排出冷凝液，因此考慮酒精走管程，水蒸氣走殼程。定性溫度：對(duì)于蒸汽和酒精低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。Φ=6908x1704/3600=3270kJ/s=管程介質(zhì)：酒精 殼程介質(zhì)：蒸汽 其腐蝕性弱，但要防止生銹，所以選擇不銹鋼材料。利用傳熱速率方程，估算傳熱面積Ap：Ap= （23）根據(jù)物料性質(zhì)選取K值為2263W/(m2 k)則 Ap== m2圓整后取Ap=80 m2(1)換熱管型號(hào)：①管徑：選用較小直徑的管子，可以提高流體的對(duì)流給熱系數(shù)，并使單位體積設(shè)備中的傳熱面積增大，設(shè)備較緊湊，單位傳熱面積的金屬耗量少，但制造麻煩，小管子易結(jié)垢，不易清洗，可用于較清潔流體。②管間距：由于管程介質(zhì)干凈，管外無需清洗查得，取管間距a=32mm③管長(zhǎng)：按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為L(zhǎng)=== （24）根據(jù)國(guó)內(nèi)管材生產(chǎn)規(guī)格，同時(shí)考慮管長(zhǎng)與管徑的配合初選長(zhǎng)度L=。(3)殼體內(nèi)徑：依據(jù)公式Di=a（m1）+2b （28）式中 a—換熱器管間距，取a=32mm：m—正六角形對(duì)角線上的管子數(shù)，根據(jù)換熱器管子的排列方式，m=23；b最外層管子外表面至殼內(nèi)壁邊緣的距離，取b=。(4)布管限定圓Dl≤Di2b==975mm （29）(5)折流板：① 選擇弓形折流板其形式如圖23所示：圖23其上圓缺切口大小和板間距的大小是影響傳熱和壓降的兩個(gè)重要因素，因?yàn)闅こ逃邢嘧?，圓缺切口的高度h===430mm （210）② 查得折流板管子外徑d0=25mm 管孔直徑d= 允許誤差+③ 折流板外直徑與殼體的直徑之間應(yīng)有一個(gè)合適的間隙，查得取折流板名義外直徑DN6=994mm 允許誤差0/④ 折流板間距 不小于50mm 不超過Di，B===300mm，換熱管最大無支撐間距 查得為1850mm可取B=470mm⑤ 折流板數(shù)N=1=2500/4701= 取4塊⑥ 折流板厚度 查得為12mm ⑦ 折流板圓缺面水平裝配如圖24圖24(6)拉桿：① 拉桿結(jié)構(gòu)：因?yàn)槔瓧U定距管結(jié)構(gòu)適用于換熱管外徑大于或等于19mm的管束故選取如圖25所示圖25② 拉桿直徑取16mm③ 拉桿數(shù)量查得為6個(gè)④ 拉桿長(zhǎng)度：因?yàn)檎哿靼宓拈g距為B=470mm，所以選取5根 L1≥470x4+20+60=1960mm，取L1=1980； （211）1根 L2≥470x3+20+60=1490mm，取L2=1495mm （212）查得管板上拉桿孔深Ld=20mm。(7)實(shí)際換熱管根數(shù)：在設(shè)置六根拉管的情況下，實(shí)際排得換熱管的根數(shù)為427根（4336=427）。③ 污垢熱阻及管壁熱阻 沸騰側(cè)Ri= m2 K/W，冷凝側(cè)R0= m2 K/W,管壁熱阻Rw= m2 K/W。當(dāng)x===1/Xtt=1/[()/]( )()=由Gh= kg/（m2 h）及1/Xtt=，查圖得aˊ=。(2)循環(huán)流量校核1)循環(huán)推動(dòng)力 當(dāng)x=xe/3=，用式（229）計(jì)算Martinelli參數(shù)Xtt為 （229）用 計(jì)算可得 (230)用式計(jì)算處的兩相流平均密度2)循環(huán)阻力①管程進(jìn)口管阻力根據(jù) (231)同時(shí)根據(jù) (232)根據(jù) (233)用式 (234)②傳熱管顯熱段阻力根據(jù) (235)用式根據(jù) (236)根據(jù) （237)③傳熱管蒸發(fā)段阻力 (238)根據(jù) 根據(jù) (239)根據(jù) (240)根據(jù) (241)根據(jù) (242)根據(jù) (243)根據(jù) (244)根據(jù) (245)根據(jù) (246)④管程內(nèi)因動(dòng)量變化引起的阻力 管程內(nèi)流體的質(zhì)量流速G=() 用式因動(dòng)量變化引起的阻力系數(shù)為 (247)根據(jù) (248)⑤管程出口阻力 根據(jù) (249)根據(jù) (250)根據(jù)根據(jù) (251)根據(jù) (252)根據(jù) (253) (254)根據(jù) (255)根據(jù) (256)根據(jù) (257)根據(jù) (258)循環(huán)推動(dòng)力 (259)設(shè)計(jì)結(jié)果匯總見表22第三章 再沸器的機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)工藝條件殼程的設(shè)計(jì)壓力為p=，焊接采用雙面對(duì)接焊局部無損探傷，焊接接頭系數(shù)φ=，材料用0Cr18Ni9，t=137Mpa，取鋼板的厚度負(fù)偏差c1=，腐蝕裕量c2=2mm，c=c1+c2=，設(shè)計(jì)壁厚td為：td=[pDi/(2[σ]tφp)]+c (31)=[()]+= 考慮到換熱器立體擺放，殼體上需安裝支座，為此適當(dāng)增加筒體壁厚，且對(duì)合金鋼最小壁厚要求，取筒體的名義厚度為tn=8mm換熱器的管箱材料為Q235B，該材料在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力為113MPa，焊接采用雙面對(duì)接焊局部無損探傷，焊接接頭系數(shù)φ=，鋼板的厚度負(fù)偏差c1=，腐蝕裕量c2=2mm，c=c1+c2=，管箱的設(shè)計(jì)壁厚td為： td=[pDi/(2[σ]tp)]+c (32)=[()/()]+=取管箱壁厚為tn=6mm水壓試驗(yàn)壓力有pT=[σ]/[ σ]t==p+==。、管子與管板連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于殼體壁厚小于等于12mm且殼程設(shè)計(jì)壓力不大于1Mpa故管板選擇兼做法蘭式。如圖32
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