【正文】 g/m3 994 甲 醇 密度 kg/m3 760 粘度 pa?s 粘度 pa?s 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m?K) 6 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m?K) 比熱容 kJ/(kg?K) 比熱容 kJ/(kg?K) 計(jì)算總傳熱系數(shù) ⑴ 熱負(fù)荷 Q Q = Q0 cp0 t0+Q0r =（ 7149） +? = ⑵ 平均傳熱溫差 39?！?)； 污垢熱阻 siR =2 ℃ /W 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) λ= 45W/(m?K) K =iiisiiso dadddRdbdRa 00001 1 ????? = 114 ????? ???? ? = W/(m2=39。== 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速 選用 Φ25（碳鋼），去管內(nèi)流速 iu =管程數(shù)和傳熱管數(shù) sn =udVi24?= )3600994/(253532 2 ?? ?=452(根 ) 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為 L = S/(πd0ns) =(452) = (m) 取傳熱管長 l=9m，則該換熱器管程數(shù)為 Np = L/l =≈ 1(管程 ) 傳熱管總根數(shù) N = 4521= 452（根） 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) R = (7149)/(3025) = P = (3025)/(7125) = 按單殼程，多管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查《化工原 理（上冊(cè)）》第 232 頁圖 419,可得t??= 平均傳熱溫差 mt? = t?? mt? 39。長度定為9000mm。 NB=9000/250－ 1=59(塊 ) 接管 殼 程 流 體 進(jìn) 出 口 接 管 ： 取 接 管 內(nèi) 甲 醇 流 速 為 u=, q=,則接管內(nèi)徑為 d = uq?4 = ?? = 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 150mm 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)水流速為 u=, q=253532/994/3600=。 (波形膨脹節(jié)的軸向長度為 ，見本設(shè)計(jì)設(shè)備圖 ) 換熱器核算 (1)熱量核算 A. 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 因?yàn)槭怯邢嘧兊膿Q熱過程，且甲醇蒸汽在水平管束外冷凝，采用凱恩公式估算，即 0a =( tdn g?????03/223 )1/4 當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 ooe ddtd?? )423(4 22 ?? = )( ) 3(4 22 m?? ??? 殼程流通截面積 So ＝ BD(1 tdo ) ＝ （ 1－ ） ＝ ㎡ 殼程流體流速及雷諾數(shù)分別為 uo＝ Vs/So ＝ )7603600( ?=Reo＝??oeud = 344 ?? = αo＝ ( 76021000/30/262/3/)1/4 ＝ (m2℃ ) C. 傳熱系數(shù) K iioiosiiso ddddRdbdRK??? ?????001 1 = 1 114 ????? ???? ? = (m2 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 管程流動(dòng)阻力 ∑ΔPI=(ΔP1+ΔP2)FTNPNS (315) 其中， ΔP1， ΔP2—— 分別為直徑及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降， pa FT—— 結(jié)垢校正因數(shù)，無因次，取 ， NP—— 管程數(shù)， NS—— 串連的殼程數(shù)。239。 2)1( 239。2 uDhNP B ???? (318) =59（ － ?） 2? = ??0p =3095 += C 合理壓降 在常壓操作下，操作壓力范圍 0— (表壓 )，合理壓降為 ΔP=P/2 本冷卻器的的操作壓力為 MPa(表壓 )，合理壓降 ΔP=P/2=（ ﹢ ） /2= MPa（絕壓） 通過比較，管程壓降與殼程壓降亦在合理范圍。缺口弓形高度為圓形板直徑的約 1/4，本設(shè)計(jì)圓整為 200mm。折流擋板重量為。折流擋板數(shù) NB =L/h1=9000/2001=44 塊 . 波形膨脹節(jié) 冷流體循環(huán)水的定性溫度為 (30℃+ 25℃)/2= ℃ 熱流體廢液的定性溫度為（ 71+49） /2=60℃. 該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度會(huì)降低。波形膨脹節(jié)的壁厚與殼體相同，為 10mm。 ① 接管管徑的確定： 流量 253532kg/h，密度為 994 kg/m3，相當(dāng)于 q=253532/994/3600=。本設(shè)計(jì)取 u=。接管的外徑選擇為 430mm，壁厚選擇為 8mm，材質(zhì)為 20 鋼，每米管子的重量 （ GBT 173951998 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差）。 接管的標(biāo)記：接管 Φ90 L=125 ③ 接管法蘭的選擇： 查《大學(xué)工程制圖》（華東理工大學(xué)出版社， 2020）表 145，接管外徑 dH=159mm的板式平焊鋼制管法蘭的公稱通徑 DN=150mm。重量為 。 （ 2）管口 B 管口 B 為廢水出口。廢水在接管中的合理流速 u=—— 2m/s。則接管的內(nèi)徑 = uq?4 = ?? = = 45mm。 ① 接管管徑的確定： 接管的外徑選擇 32mm，壁厚選擇為 ，材質(zhì)為 20 鋼，每米管子的重量 （ GBT 173951998 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差）。 接管的標(biāo)記：接管 Φ32 L=100 ③ 接管法蘭的選擇： 查《大學(xué)工程制圖》（華 東理工大學(xué)出版社， 2020）表 145，接管外徑 dH=32mm的板式平焊鋼制管法蘭的公稱通徑 DN=25mm。 該法蘭有 4 個(gè)均布在外周的螺孔，使用 4 個(gè) M10 螺栓、螺母、墊片與配套 的法蘭蓋裝配。接管、法蘭與管口 A 和 B 的完全相同。 1 接管長度的選擇： 接管的長度 L 選擇 90mm，則重量為 。選擇公稱壓力 PN= 的突面法蘭，材料為 Q235A，標(biāo)記為： HG20592 法蘭 PL 50(B) RF Q235A。 該法蘭有 4 個(gè)均布在外周的螺孔，使用 4 個(gè) M12 螺栓、螺母、墊片與配套的法蘭蓋裝配。接管、法蘭與管口 A、 B 和 D 的完全相同。管板的設(shè)計(jì)壓力為管、殼程設(shè)計(jì)壓力中的大者。管板材料為 16Mn（鍛件）。管板直徑與管箱法蘭的相同，為 830mm。 （ 3）管板的開孔 ① 開孔和管程隔板密封槽分布情況： 左管板共有 312個(gè)安裝換熱管的開孔和 8個(gè)拉桿安裝孔以及 2道管程隔板密封槽（見設(shè)備圖）。開孔形狀見設(shè)備圖。開孔內(nèi)表面有兩道環(huán)向的槽，槽深 。 換熱管的選擇 (1) 選擇 20 鋼材質(zhì)的無縫鋼管，規(guī)格： Φ25 。 (3) 換熱管與管板連接采用焊接。 ) 具體見設(shè)備圖。 (2）左管箱短節(jié)的長 度： 左管箱短節(jié)連接 A和 F管口。選擇 Q235A 材料制作。 (3）左管箱短節(jié)的材質(zhì)選擇 材質(zhì)選擇與換熱器殼體相同： Q235A 左管箱封頭的選擇 選 擇公稱直徑為 700mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。材質(zhì)也是Q235A。標(biāo)記： EHA 5508 Q235A JB/T 47462020。 (2）管箱隔板厚度的選擇： 由于管程壓強(qiáng)降較小，用公式計(jì)算隔板厚度會(huì)小于 GB151 規(guī)定的隔板最小厚度（換熱器公稱直徑 =600 時(shí)，碳鋼隔板的最小厚度為 10mm），所以直接選擇隔板厚度為 10mm。 面積 : ，厚度： 10mm。 mm3=17kg。選擇甲型平焊容器法蘭，公稱直徑 700mm，公稱壓力 ，密封面為凹面 (FM)，與凸密封面的左管板連接。 標(biāo)記：法蘭 — FM 700— JB4701— 2020。 (2)密封墊片 : 選擇甲型平焊容器法蘭用非金屬軟墊片 ,公稱直徑 700mm,公稱壓力 。重量略。 右管板 右管板沒有拉桿開孔，只有一道管程隔板密封槽，其他與左管板相同，具體見設(shè)備圖。 (2）右管箱短節(jié)的選擇： ① 右管箱短節(jié)的內(nèi)徑與壁厚： 右管箱短節(jié)為圓柱筒體，內(nèi)徑與壁厚選擇與設(shè)備殼體相同。選擇 Q235A材料制作。 (3）右管箱隔 板的選擇： ① 材質(zhì)選擇普通的碳素鋼： Q235A。 ③ 數(shù)量：右管箱需要 1塊隔板。 ⑤ 重量： 單個(gè)左管箱隔板重 =(10mm)10 310 3kg (4) 右管箱法蘭和密封墊片的選型： ① 法蘭：與左管箱的相同。長寬厚： 550*12*4mm。 鞍座的選型 根據(jù)換熱器殼體的公 稱直徑 700mm，可知鞍座的公稱直徑也是 700mm。 根據(jù)公稱直徑，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 (化學(xué)工業(yè)出版社， 2020)書中表 134 的對(duì)應(yīng)條目，獲得鞍座的具體尺寸和重量。 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 換熱器工藝設(shè)計(jì)結(jié)果如下表所示： 表 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 殼徑 D， mm 800 換熱面積 S， m2 管程數(shù) Nt 1 管長 L， m 9 管徑， mm Φ 25 管子排列 正三角形 管中心距 t， mm 32 管數(shù) n 452 殼程數(shù) Ns 1 折流板直徑， mm 700 折流板缺口高度 175mm 折流板厚， mm 10 折流板間距 h， mm 200 折流板數(shù)量 44 第四章 結(jié)論 本文通過對(duì)甲醇精餾工藝工段的設(shè)備設(shè)計(jì)，得到以下結(jié)論： 1）分析了國內(nèi)甲醇不同工藝流程的本質(zhì)區(qū)別，確定了甲醇流程選擇的原則 :常壓塔側(cè)線取舍取決于加壓塔設(shè)計(jì)壓力的選取。 2）分析比較了雙塔、三塔、四塔精餾的區(qū)別，了解了四塔精餾的優(yōu)勢(shì)。 5）通過此次設(shè)計(jì)，讓我們的理論與實(shí)踐同時(shí)得到提高。 李老師 平時(shí)工作都很繁忙，但他們?yōu)榱宋覀兊脑O(shè)計(jì)傾注了大量心血和精力，在 課程 設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都給我們悉心指導(dǎo)，才使得設(shè)計(jì)能 夠順利進(jìn)行。在此我衷心的向 李老師 、 和在設(shè)計(jì)中幫助我們的老 師 們 表示深深的感謝！ 我的設(shè)計(jì)能夠很順利的完成，化工 組 各位老師對(duì)我的指導(dǎo)同樣使我受益匪淺。同時(shí)還要感謝我的同學(xué)們，謝謝他們這些年來對(duì)我的幫助