乙醇冷却器的设计-化工原理课设
化工原理乙醇水课程设计汇总定稿版
化工原理乙醇水课程设计汇总HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】化工原理课程设计分离乙醇-水混合物精馏塔设计学院：化学工程学院专业：学号：姓名：指导教师：时间： 2012年6月13日星期三化工原理课程设计任务书一、设计题目：分离乙醇-水混合物精馏塔设计二、原始数据：a）原料液组成：乙醇 20 % 产品中：乙醇含量≥94% 残液中≤4% b）生产能力：6万吨/年c）操作条件进料状态：自定操作压力：自定加热蒸汽压力：自定冷却水温度：自定三、设计说明书内容：a）概述b）流程的确定与说明c）塔板数的计算（板式塔）；或填料层高度计算（填料塔）d) 塔径的计算e）1）塔板结构计算；a 塔板结构尺寸的确定； b塔板的流体力学验算；c塔板的负荷性能图。
2）填料塔流体力学计算；a 压力降；b 喷淋密度计算f）其它（1）热量衡算—冷却水与加热蒸汽消耗量的计算（2）冷凝器与再沸器传热面的计算与选型（板式塔）（3）除沫器设计g）料液泵的选型h）计算结果一览表第一章 课程设计报告内容 一、精馏流程的确定乙醇、水混合料液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
二、塔的物料衡算(一) 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数(二) 平均摩尔质量(三) 物料衡算总物料衡算 F W D =+易挥发组分物料衡算 F x W x D x F w D =+联立以上三式得三、塔板数的确定(一) 理论塔板数T N 的求取根据乙醇、水的气液平衡数据作y-x 图乙醇—水气液平衡数据乙醇—水图解法求理论塔板数2. 乙醇—水体系的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a （,,,D D x x ）作平衡线的切线并延长与y 轴相交，截距min 0.29561Dx R =+取操作回流比min 22 1.91 3.82R R ==⨯=故精馏段操作线方程 11+++=R x R Ry D即0.79250.1784y x =+3.作图法求理论塔板数T N 得18T N =（不包括再沸器）。
化工原理课程设计-列管式换热器(热水冷却器)
化工原理课程设计-列管式换热器（热水冷却器）化工原理课程设计任务书课题名称列管式换热器(热水冷却器)课题性质工程设计类班级应用化学(一)班学生姓名 XXXXXX学号 20090810030117指导教师 XXXXXX目录目录 ------------------------------------------------------ 2 任务书---------------------------------------------------- 4一(设计题目 ------------------------------------------ 4二(设计的目的 ---------------------------------------- 4三(设计任务及操作条件 -------------------------------- 4四(设计内容 ------------------------------------------ 5 符号说明 -------------------------------------------------- 5 确定设计方案---------------------------------------------- 61.选择换热器类的 -------------------------------------- 62.流程的安排 ------------------------------------------ 6 确定物性数据---------------------------------------------- 6估算换热面积 ------------------------------------------ 81. 热流量 ----------------------------------------- 8 工艺结构尺寸---------------------------------------------- 91. 管径和管内流速 ------------------------------------ 92. 管程数和传热管数 ---------------------------------- 93.平均传热温差校正及壳程数 ---------------------------- 94.传热管排列和分程方法 ------------------------------- 105.壳体内径 ------------------------------------------- 106.折流板---------------------------------------------- 117.其它附件 ------------------------------------------- 118.接管------------------------------------------------ 11 换热器核算----------------------------------------------- 121.热流量核算 ----------------------------------------- 12(1)壳程表面传热系数 ----------------------------- 12(2)关内表面传热系数 ------------------------------- 13(3)污垢热阻和管壁热阻 --------------------------- 13(4)传热系数Kc ------------------------------------- 14(5) 传热面积裕度 -------------------------------- 142.壁温核算 ------------------------------------------- 15换热器内流体的流动阻力 ------------------------------- 16(1)管程流体阻力 --------------------------------- 16(2)壳程阻力 ------------------------------------- 17 换热器主要结构尺寸和计算结果表 -------------------------- 18 参考文献 ------------------------------------------------- 19 设计结果评价--------------------------------------------- 20 总结 ----------------------------------------------------- 22任务书一(设计题目热水冷却器的设计二(设计的目的通过对热水冷却器的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择合适的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
化工原理课程设计--年处理7万吨乙醇的换热器设计
化工原理课程设计说明书课题名称：年处理7万吨乙醇的换热器设计目录摘要 (1)Abstract (2)第一章设计内容 (3)1.1概述 (3)1.2固定管板式换热器的优缺点 (4)1.3固定管板式换热器的构成及结构特点 (4)1.4固定管板式换热器的结构原理 (4)第二章设计计算 (5)2.1确定设计方案 (5)2.2确定物性数据 (5)2.3初选总传热系数 (7)2.4计算传热面积 (8)2.5工艺结构尺寸 (8)第三章换热器核算 (14)3.1面积核算 (14)3.2压降核算 (16)附表及符号说明 (20)设计小结与致谢 (21)参考文献 (22)摘要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。
根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。
我们这次课程设计的任务是设计一套固定管板式换热器。
乙醇为热流体,水为冷流体。
乙醇进口温度为C70,出口温度为在这次设计过程包括设计方案的确定，设计计算（总传热系数选择传热面积及其工艺尺寸的计算），然后进行面积与压降核算经过反复核算最终确定出了换热器的各个参数。
面积裕度为24.7%符合面积裕度范围（15%-25%）,管程压降为2028.6pa<105pa,壳程压降为5722pa<105pa 符合设计要求。
紧接着我们开始编写说明书，用CAD画换热器装配图。
最终完成满足要求的设计方案。
关键词：固定管板式换热器设计AbstractThe heat exchanger is part of thermal fluid heat transfer to the cold fluid equipment, also called heat exchanger. Heat exchanger is the realization of chemical processes of heat exchange and transmission of essential equipment the petroleum, chemical industry, light industry, pharmaceuticals, energy and other industrial production, often used for the cryogenic fluid heating or cooling the high temperature fluid, the liquid vaporized into steam or the steam is condensed into liquid. According to statistics, heat exchanger tonnage about the entire process equipment 20%, some even as high as 30%, one can imagine the importance.We this course design task is to design a set of fixed tube plate heat exchanger Ethanol as the hot fluid, water as cooling fluid. Ethanol inlet temperature, outlet temperature in determining this design process including design, design calculation (calculation of heat transfer area and the process of selection of size of the total heat transfer coefficient and pressure drop), and then the area of accounting after repeated accounting Area of margin of 24.7% compliance area margin range (15%-25%), pipe pressure drop is 2028.6pa<105pa, pressure shell of 5722pa<105pa meets the design requirements. eventually determine the various parameters of the heat exchanger. Then, we heat exchanger assembly drawing with CAD. Finally completed to meet the requirements of the design scheme.Keywords: fixed tube sheet heat exchanger design第一章 设计内容1.1概述目前固定管板式换热器产品达到了一个成熟阶段,凭借其高效、节能、环保的优势,在各行业领域中被频繁使用, 并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器,取得了很好的效果。
化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔顶全凝器设计
课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计题目：乙醇-水精馏塔顶全凝器设计学生姓名：学号： 20082171030系别：专业班级：指导老师：2010年12月换热器设计任务书班级姓名学号20082171030一、设计题目乙醇——水精馏塔顶全凝器的设计二、设计任务及操作条件1、处理能力28800吨/年2.、单位产量4000kg/h3、设备型式列管式换热器4、操作条件（1）乙醇蒸汽：入口温度75℃，出口温度65℃。
（2）冷却介质：循环水，入口温度25 ℃，出口温度45 ℃。
（3）允许压降：不大于101.3kpa。
（4）进料液中含乙醇70%；塔顶产品中乙醇的含量不低于99.6%；塔底产品中乙醇的含量不高于0.01%；（5）乙醇蒸汽定性温度下的物性数据：＝754.2kg/m3ρh＝0.523mPa·Sμhc＝2.64KJ/(Kg·℃)pcλ＝0.46w/(m·℃)(5)每年按300天计，每天24小时连续运行。
三、完成设备图一张。
（A3，CAD）目录1.设计方案简介 (4)1.1确定设计方案 (4)1.1.1换热器的选型 (4)1.1.2流动空间安排、管径及流速的确定 (4)1.2确定流体的定性温度、物性数据 (4)2.工艺流程草图及其说明 (6)3.工艺计算及主体设备设计 (6)3.1计算总传热系数 (6)3.1.1计算热负荷Q (6)3.1.2平均传热温差先按纯逆流算 (7)3.1.3 冷却水用量 (7)3.1.4 计算总传热系数K (7)3.2计算传热面积 (8)3.3工艺结构尺寸 (8)3.3.1管程数和传热管数 (8)3.3.2传热管排列和分程方法 (9)3.3.3壳体内径 (9)3.3.4折流板 (9)3.4换热器核算 (9)3.4.1热量核算 (9)3.4.2计算流动阻力 (11)4.辅助设备的计算及选型 (13)接管 (13)5.换热器主要结构尺寸和计算结果 (13)表3换热器主要结构尺寸和计算结果 (14)6. CAD绘制设备附属图(见附图) (15)结论 (16)符号说明 (17)参考文献 (18)1.设计方案简介1.1确定设计方案1.1.1换热器的选型两流体温度变化情况：塔顶热流体（乙醇蒸汽）进口温度75o C，出口温度65o C。
乙醇管壳式换热器课程设计
乙醇管壳式换热器课程设计课程名称：化工原理课程设计学院：化学与环境工程学院学生姓名：李**学号： 0501****专业班级：化学工程与工艺12-2 指导教师：张允11 月 26 日摘要：管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛地应用，管壳式换热器主要有固定管板式换热器，斧头式换热器，U型管式换热器等。
一般由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体本次设计的换热器为固定管板式换热器，具有结构简单、重量轻、造价低等优点。
依据GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》等标准对换热器各零件进行选择和计算。
固定管板式换热器包括外壳、封头、管板、折流板、法兰、以及支座等。
还涉及到了管子与管板之间的连接以及确定壁厚的校验等内容。
设计计算结果准确，图纸符合国家机械制图标准要求，传热效果满足要求。
关键词：固定管板式换热器，传热系数，管程数与壳程数，传热管排列和分程方法，折流板，接管，换热器的校核，壳体的选择，法兰的选择，折流板的设计，是否使用膨胀节的确定，开孔补强等。
目录1.设计背景 (7)1.1 课程背景 (7)1.2设计目的 (8)2.设计方案 (8)2.1设计条件 (8)2.2设计流程 (8)3.方案实施 (10)3.1确定设计方案 (10)3.1.1选择换热器的类型 (10)3.1.2流动空间及流速的确定 (10)3.1.3 计算总传热系数 (11)3.1.4 计算传热面积 (12)3.1.5工艺结构尺寸的计算 (12)3.1.6 换热器的核算 (14)3.2机械设计 (18)3.2.1换热器壳体壁厚计算及校核 (18)3.2.2 换热器封头的选择及校核 (19)3.2.3 容器法兰的选择 (19)3.2.4管板结构尺寸 (20)3.2.5 管子拉脱力的计算 (20)3.2.6计算是否安装膨胀节 (22)3.2.7折流板设计 (23)3.2.8开孔补强 (23)3.2.9支座 (24)4. 结果与结论 (25)4.1工艺设计结果汇总表 (25)5.收获： (28)6.谢辞 (29)设计背景1.1 课程背景换热器是化工、石油、钢铁、动力、食品、发电等许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要的地位。
乙醇—水精馏塔塔顶产品冷凝器设计化工工艺学课程设计
化工工艺课程设计前言课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节。
它要求学生利用课程理论知识，进行融会贯通的独立思考，在规定时间内完成指定的化工设计任务，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作态度。
本次课程设计为乙醇—水精馏塔塔顶产品冷凝器设计，要求设计一台冷凝器，将精馏塔顶乙醇—水气相产品全部冷凝。
设计任务包括：一、设计计算初选冷凝器结构二、传热计算（一）压降计算（二）冷凝器计算三、结构设计我们选用的冷凝器为卧式冷凝器，传热系数较高，不易积气，检修和安装方便，为减薄液膜厚度，安装时应有1/100左右坡度。
设计选用的列管换热器类型为固定管板式。
列管换热器是较典型的换热设备，在工业中应用已有悠久历史，具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点。
在工艺计算过程中，由于选取K0不当或其他条件选取不当，造成在校核时K0不符合要求。
在重新选取K0的同时，改变了其他的条件，如：n，L等，经过二次校核达到了预期的目的。
最后在结构设计中考虑到合理经济，进行了零部件的设计与选用，使换热器完全发挥其作用。
由于缺乏实际操作经验，我们的设计的产品可能存在某些发面的不足，希望指导老师给予建议和批评。
同时感谢指导老师和参考文献作者对我们本次设计任务的支持和帮助。
第二章概述冷凝的目的在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：（1）回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；（2）除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气的有害物质，以免污大气。
气体和混合物的分离，往往是根据混合物各组分间某种物理性质和化学性质的差异来进行的。
根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法，冷凝操作仅为其中之一，它是根据混合物各组分沸点不同而达到分离的目的的。
化工原理课程设计 非标准系列管壳式气体冷却器的设计.
化工原理课程设计*者：***学号：*********学院：化学与生物工程学院专业：应用化学题目：非标准系列管壳式气体冷却器的设计指导者：陶彩虹老师化工原理课程设计任务书一、设计题目：非标准系列管壳式气体冷却器的设计二、设计条件1.生产能力：混合气体流量为6000/h，混合气的相对分子质量为17.2.混合气进口温度为144.5℃，出口温度为57℃，冷却水入口温度30℃，出口温度36℃。
4.两流体均无相变。
三、设计步骤及要求1.确定设计方案（1）选择列管式换热器的类型（2）选择冷却剂的类型和进出口温度（3）查阅介质的物性参数（4）选择冷热流体流动的空间及流速2.初步估算换热器的传热面积3.初选换热器规格4.校核（1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%，不大于20%。
（2）核算管程和壳程的流体阻力损失。
如果不符合上述要求重新进行以上计算5.附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、补强圈等的选型四、设计成果1.设计说明书（A4纸）（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。
2.换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）五、时间安排（1）第19周～第20周，于7月17号下午3点本人亲自到指定地点交设计成果.六、设计考核（1）设计是否独立完成；（2）设计说明书的编写是否规范（3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范（4）答辩七、参考资料1.《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版社2.《换热器设计手册》化学工业出版社3.《化工原理》夏清天津科学技术出版社目录1.摘要 (1)2.文献综述 (2)2.1热量传递的概念与意义 (2)2.1.1热量传递的概念 (2)2.1.2. 化学工业与热传递的关系 (2)2.1.3.传热的基本方式 (2)2.2换热器简介 (3)2.2.1固定管板式换热器 (3)2.2.2浮头式换热器 (3)2.2.3 U形管式换热器 (4)2.3 列管式换热器设计一般要求 (5)2.4 流体流径的选择 (6)2.5管壳式换热器 (6)2.5.1工作原理 (6)2.5.2主要技术特性 (7)3.工艺计算 (8)3.1 确定设计方案 (8)3.1.1确定流体的定性温度 (8)3.1.2选择列管式换热器的形式 (8)3.1.3确定流体在换热器中的流动途径 (8)3.2设计参数 (8)3.3计算总传热系数 (8)3.3.1.热流量 (9)3.3.2冷却水用量 (9)3.3.3计算传热面积 (9)3.3.4工艺结构尺寸 (9)3.3.5传热计算 (10)3.3.6换热器内流体的流动阻力 (12)4.换热器主要结构尺寸和计算结果 (15)5.参考文献 (16)6.附录 (17)6.1英文字母 (17)6.2 希腊字母 (17)6.3下标 (17)1.摘要热量传递不仅是化工、能源、宇航、冶金、机械、石油、动力、食品、国防等各工业部门重要的单元操作之一，它还在农业、环境保护等其他部门中广泛涉及。
化工原理课程设计 案例范本
化工原理课程设计案例范本一、课程设计题目以甲醇为原料，设计甲醇制乙醇的工艺流程。
二、设计要求1.设计产乙醇的工艺流程，包括反应器、分离器、加热器、冷却器等装置的选型和设计。
2.考虑工艺流程的能耗、安全性、环保性等因素。
3.设计出产乙醇的最佳工艺流程，并给出工艺流程图和各设备的工作参数。
三、设计思路1.甲醇制乙醇的反应方程式为：CH3OH + CH3OH → C2H5OH + H2O2.设计工艺流程时，首先需要选择反应器。
甲醇制乙醇反应一般采用连续式反应器或循环式反应器，常见的有管式反应器、搅拌式反应器等。
3.反应器后需要设置分离器，将反应产物中的乙醇和水分离出来。
常见的分离器有蒸馏塔、回流蒸馏塔等。
4.在工艺流程中还需要设置加热器和冷却器，以控制反应温度和分离出的产物温度。
5.最后，需要考虑工艺流程的能耗、安全性和环保性等因素，选择合适的设备和工艺条件。
四、设计步骤1.确定反应器：选择管式反应器，其反应温度为240℃，反应压力为30MPa。
2.设计分离器：选择蒸馏塔作为分离器，分离塔采用三段式结构，塔顶温度为95℃，塔底温度为80℃。
3.设计加热器和冷却器：反应器前后分别设置加热器和冷却器，加热器采用热交换器，冷却器采用空气冷却器。
4.确定工艺流程：甲醇制乙醇的工艺流程如下图所示。
甲醇加热→反应器→分离塔→乙醇冷却五、设计结果1.工艺流程图2.设备参数表设备名称设计参数反应器反应温度240℃，反应压力30MPa分离塔三段式结构，塔顶温度95℃，塔底温度80℃加热器热交换器冷却器空气冷却器六、结论本设计以甲醇为原料，设计了甲醇制乙醇的工艺流程。
通过选择合适的反应器、分离器、加热器和冷却器等设备，设计出了产乙醇的最佳工艺流程，并给出了各设备的工作参数。
该工艺流程具有能耗低、安全性高、环保性好等优点，可为实际生产提供参考。
化工原理课程设计报告乙醇_水精馏塔设计
大连民族学院化工原理课程设计说明书题目：乙醇—水连续精馏塔的设计设计人： 1104系别：生物工程班级：生物工程121班指导教师：老师设计日期：2014 年 10 月21 日~ 11月3日温馨提示：本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水精馏塔的设计。
二、设计任务及操作条件1.进精馏塔的料液含乙醇30%（质量），其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于92.5%（质量）。
3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。
4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。
5.操作条件（1）精馏塔顶端压强 4kPa（表压）。
（2）进料热状态泡点进料。
（3）回流比 R=2Rmin（4）加热蒸汽低压蒸汽。
（5）单板压降≯0.7kPa。
三、设备型式设备型式为筛板塔。
四、厂址厂址为大连地区。
五、设计内容1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。
（2）塔板的流体力学验算。
（3）塔板的负荷性能图。
4.设计结果概要或设计一览表5.辅助设备选型与计算6.生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录前言 (1)第一章概述 (1)1.1塔型选择 (1)1.2操作压强选择 (1)1.3进料热状态选择 (1)1.4加热方式 (2)1.5回流比的选择 (2)1.6精馏流程的确定 (2)第二章主要基础数据 (2)2.1水和乙醇的物理性质 (2)2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3)2.3 A,B,C—Antoine常数 (4)第三章设计计算 (4)3.1塔的物料衡算 (4)3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4)3.1.2 平均分子量 (4)3.1.3 物料衡算 (4)3.2塔板数的确定 (4)3.2.1 理论塔板数N的求取 (4)T的求取 (5)3.2.2 全塔效率ET3.2.3 实际塔板数N (6)3.3塔的工艺条件及物性数据计算 (6) (6)3.3.1操作压强Pm3.3.2温度t (6)m (6)3.3.3平均摩尔质量Mm3.3.4平均密度ρ (7)m3.3.5液体表面张力σ (8)m3.3.6液体粘度μ (8)Lm3.4气液负荷计算 (9)3.5塔和塔板主要工艺尺寸计算 (9)3.5.1塔径D (9)3.5.2溢流装置 (11)3.5.3塔板布置 (12)3.5.4筛孔数n与开孔率φ (13)3.5.5塔有效高度Z (13)3.5.6塔高计算 (13)3.6筛板的流体力学验算 (14) (14)3.6.1气体通过筛板压强降的液柱高度hp的验算 (15)3.6.2雾沫夹带量eV3.6.3漏液的验算 (15)3.6.4液泛的验算 (15)3.7塔板负荷性能图 (16)3.7.1雾沫夹带线（1） (16)3.7.2液泛线（2） (17)3.7.3液相负荷上限线（3） (18)3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） (18)3.7.5液相负荷下限线（5） (18)3.8筛板塔的工艺设计计算结果总表 (20)3.9精馏塔附属设备选型与计算 (20)3.9.1冷凝器计算 (20)3.9.2预热器计算 (21)3.9.3各接管尺寸计算 (21)第四章设计评述与心得 (23)4.1设计中存在的问题及分析 (23)4.2设计心得 (23)参考文献 (24)前言化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。
化工原理乙醇水课程设计汇总定稿版
化⼯原理⼄醇⽔课程设计汇总定稿版化⼯原理⼄醇⽔课程设计汇总HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】化⼯原理课程设计分离⼄醇-⽔混合物精馏塔设计学院：化学⼯程学院专业：学号：姓名：指导教师：时间： 2012年6⽉13⽇星期三化⼯原理课程设计任务书⼀、设计题⽬：分离⼄醇-⽔混合物精馏塔设计⼆、原始数据：a）原料液组成：⼄醇 20 % 产品中：⼄醇含量≥94% 残液中≤4% b）⽣产能⼒：6万吨/年c）操作条件进料状态：⾃定操作压⼒：⾃定加热蒸汽压⼒：⾃定冷却⽔温度：⾃定三、设计说明书内容：a）概述b）流程的确定与说明c）塔板数的计算（板式塔）；或填料层⾼度计算（填料塔）d) 塔径的计算e）1）塔板结构计算；a 塔板结构尺⼨的确定； b塔板的流体⼒学验算；c塔板的负荷性能图。
2）填料塔流体⼒学计算；a 压⼒降；b 喷淋密度计算f）其它（1）热量衡算—冷却⽔与加热蒸汽消耗量的计算（2）冷凝器与再沸器传热⾯的计算与选型（板式塔）（3）除沫器设计g）料液泵的选型h）计算结果⼀览表第⼀章课程设计报告内容⼀、精馏流程的确定⼄醇、⽔混合料液经原料预热器加热⾄泡点后，送⼊精馏塔。
塔顶上升蒸汽采⽤全凝器冷凝后，⼀部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送⾄贮槽。
塔釜采⽤间接蒸汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送⼊贮槽。
⼆、塔的物料衡算(⼀) 料液及塔顶、塔底产品含⼄醇摩尔分数(⼆) 平均摩尔质量(三) 物料衡算总物料衡算 F W D =+易挥发组分物料衡算 F x W x D x F w D =+联⽴以上三式得三、塔板数的确定(⼀) 理论塔板数T N 的求取根据⼄醇、⽔的⽓液平衡数据作y-x 图⼄醇—⽔⽓液平衡数据⼄醇—⽔图解法求理论塔板数2. ⼄醇—⽔体系的平衡曲线有下凹部分，求最⼩回流⽐⾃a （,,,D D x x ）作平衡线的切线并延长与y 轴相交，截距min 0.29561Dx R =+取操作回流⽐min 22 1.91 3.82R R ==?=故精馏段操作线⽅程 11+++=R x R Ry D即0.79250.1784y x =+3.作图法求理论塔板数T N 得18T N =（不包括再沸器）。
乙醇冷却器课程设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 乙醇冷却器设计学院: 化学化工专业: 化工141学号: 2014210021姓名: 饶培豪指导教师: 佟永纯2016年 11 月 14 日化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇冷却器的设计二、设计任务及操作条件1.设计任务处理能力：200×103 t/年乙醇操作周期：7200小时/年2.操作条件10Pa操作压力：不大于5×4操作条件：乙醇入口温度78℃，出口温度38℃冷却介质：循环水，入口温度25℃，出口温度39℃3.设备型式：固定板式换热器4.建厂地址：新疆三、设计要求1、选择适宜的列管式换热器并进行核算2、要进行工艺计算3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等）4、编写设计任务书5、进行设备结构图的绘制目录1.概述1.1换热器概述 (1)1.2换热器的种类及特点 (1)1.3换热器设计要求 (2)1.4设计方案 (2)2、确定物性数据 (3)3、计算总传热系数 (3)3.1 热流量 (3)3.2 平均传热温差 (4)3.3 冷却水用量 (4)3.4 总传热系数K (4)4、计算传热面积 (4)5、工艺结构尺寸 (5)5.1 管径和管内流速 (5)5.2 管程数和传热管数 (5)5.3 平均传热温差校正及壳程数 (5)5.4 传热管排列和分程方法 (5)5.5 壳体内径 (5)5.6 折流板 (5)5.7 接管 (6)6、换热器核算 (6)6.1 热量核算 (6)6.2 重新核算 (7)6.3 换热器内流体的流动阻力 (8)6.4 换热器主要结构尺寸和计算结果(见表格一) (9)7、设计的评价 (10)参考文献 (11)致谢 (13)I乙醇冷却器设计饶培豪摘要:本设计采用固定管板式换热器制作乙醇冷却器，通过计算得出传热面积为149.5平方米，面积裕度为19.3%，折流板数28，间距270，管程数5，总传热管数305，总传热系数519.48，通过热量核算，流体流动阻力，壳程阻力计算，各数据均符合标准。
乙醇冷却器的设计-化工原理课设
目录任务书 (2)第一章概述与设计方案的选择 (3)1.1概述 (3)1.1.1换热器概述 (3)1.1.2换热器的种类及特点 (3)1.1.3换热器设计要求 (4)1.2设计方案的选择 (4)1.2.1换热器型式的选择 (4)1.2.2流体流动空间的选择 (5)1.2.3流体流速的选择 (5)第二章、确定物性数据 (6)2.1确定物性数据 (7)第三章、主要工艺参数计算 (7)3.1估算传热面积 (7)3.2初选换热器类型 (9)3.3壳体内径 (10)3.4校正平均传热温差 (10)3.5折流挡板 (11)第四章、换热器的热流量核算 (12)4.1壳程表面传热系数 (12)4. 2管程表面传热系数 (13)4. 3污垢热阻和管壁热阻 (14)4. 4传热系数 (14)4.6壁温计算 (14)第五章、阻力损失 (15)5.1管程流体的阻力损失 (15)5.2壳程流体的压力降 (16)第六章、主要附件的尺寸设计 (17)6.1接管 (17)6.2换热管 (17)6.3封头 (18)6.4膨胀节 (18)6.5其他附件 (18)第七章、设计结果一览表 (18)乙醇冷却器工艺流程图 (20)心得体会： (21)参考文献 (22)任务书一、设计题目乙醇冷却器的设计二、设计的目的：通过对乙醇产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
三、设计任务及操作条件１、处理量12×104t/a乙醇２、设备型式：列管式换热器３、操作条件(1)乙醇：入口温度：78℃，出口温度44℃(2)冷却介质：循环水，入口温度24℃，出口温度38℃(3)允许压降：不大于105Pa(4)每天按330天计，每天24小时连续运行。
4、建厂地址江西地区第一章概述与设计方案的选择1.1概述1.1.1换热器概述换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
乙醇冷凝器的设计报告
乙醇冷凝器的设计报告一、引言乙醇是一种重要的有机溶剂，广泛应用于制药、燃料等领域。
在乙醇生产过程中，冷凝是一项关键的工艺，用于将乙醇蒸汽冷却并转化为液态。
乙醇冷凝器是实现这一过程的设备，本报告旨在设计和优化乙醇冷凝器，提高冷凝效率并降低能耗。
二、设计方案1. 冷凝器结构和原理：乙醇冷凝器一般由冷凝管束、冷却介质、外壳等组成。
冷凝管束是乙醇蒸汽的主要传热区域，通过将乙醇蒸汽与冷却介质接触，乙醇蒸汽会散发热量并冷凝成液态乙醇。
冷却介质通过外壳流动，吸收乙醇蒸汽的热量，并通过冷却循环系统将热量释放。
2. 设计要求：- 提高冷凝效率：冷凝器应能够迅速冷却乙醇蒸汽，并将其转化为液态，以提高乙醇产量。
- 降低能耗：冷却介质应具备良好的热传导性能，以提高冷凝效率和降低能耗。
- 稳定性：冷凝器设计应稳定可靠，不易出现故障，并便于维护和清洁。
3. 设计方法：- 采用螺旋式冷凝管束：螺旋式冷凝管束具有较大的传热面积，可以增加乙醇和冷却介质的接触面积，提高冷凝效率。
- 选择导热系数高的冷却介质：如水等，以提高乙醇蒸汽的冷却速度，降低能耗。
- 设计合理的外壳结构：保证冷却介质能够均匀流动，并充分接触冷凝管束，提高热量的传递效率。
三、设计过程及结果1. 计算冷凝器参数：通过传热方程计算冷凝器需要的传热面积、冷凝管束的数量等参数，以满足乙醇产量需求和能耗要求。
2. 选择合适的冷却介质：考虑到成本和导热性能，选择水作为冷却介质，以提高乙醇蒸汽的冷却速度。
3. 设计冷凝管束：采用螺旋式冷凝管束，通过计算确定冷凝管束的长度、直径和间距，以实现最佳的传热效果。
4. 设计外壳结构：保证冷却介质能够均匀流动，采用合适的入口和出口位置，并设置冷却循环系统，以便于热量的释放。
四、性能优化为进一步提高乙醇冷凝器的性能，可以考虑以下优化措施：1. 使用导热系数更高的冷却介质，如冷冻液，以进一步降低能耗。
2. 优化冷凝管束的结构和材质，选择表面积更大、传热效果更好的材料。
换热器乙醇冷凝器设计书
换热器乙醇冷凝器设计书一、主要内容及基本要求（一）设计原始资料1．设备类型：精馏塔顶产品全凝器2．操作条件：（1）产品：乙醇纯度95%，其它为水（质量分数，下同），常压饱和温度下冷凝；（2）冷却介质：井水，入口压强0.3MPa，入口温度30℃，出口温度40℃；（3）允许压强降：不大于30kPa；（4）换热器损失的热负荷：以总传热量的3%计；（5）生产地区为湖南岳阳，每年按330天计算，每天24小时连续运行。
（二）设计任务及要求1．设计方案的选择及流程说明根据任务设计书的要求，确定设计方案和工艺流程。
2．工艺设计计算选择适宜的换热器并进行核算，主要包括物料衡算和热量衡算、热负荷及传热面积的确定、换热器概略尺寸的确定、总传热系数的校核等。
（注明公式及数据来源）3．结构设计计算选择适宜的结构方案，进行必要的结构设计计算。
主要包括管程和壳程分程、换热管尺寸确定、换热管的布置、管板形式及连接方式、管板与壳体的链接、折流板的设置、封头与壳程接管、壳体直径及厚度等。
（注明公式及数据来源）4．辅助设备的选型与计算流体阻力的计算及其输送机械的选择。
5．绘制工艺流程图、换热器的装配图绘制工艺流程图一张、换热器装配图一张（一主视图、一俯视图、一剖面图及两个局部放大图；设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏）。
图纸手工或CAD绘制均可，图号大小视情况而定。
6．编写设计说明书设计说明书的撰写应符合规范与要求。
二、进度安排三、应收集的资料及主要参考文献（1）上海医药设计院．化工工艺设计手册（上、下）（M）．北京：化学工业出版社，1989．（2）刘福华，林慧珠．工程制图（M）．北京：石油化工出版社，2009．（3）柴诚敬．化工原理（M）．北京：高等教育出版社，2009．（4）陈敏恒，丛德滋，方图南等．化工原理（第三版）（M）．北京：化工工业出版社，2006．（5）贾绍义，柴诚敬．化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）（M）．天津：天津大学出版社，2002．（6）申迎华，郝晓刚．化工原理课程设计（M）．北京：化工工业出版社，2009．（7）时钧，汪家鼎，余国琮等．化学工程手册（M）．北京：化学工业出版社，1996．（8）钱颂文. 热交换设计手册（M），北京：化学工业出版社，2002.（9）卢焕章等. 石油化工基础数据手册（M），北京：化学工业出版社，2002.（10）《化工设备手册》编辑委员会. 化工设备图册（M），北京：化学工业部设备设计技术中心站，1998.第二章概述与设计方案的选择1、概述1.1换热器简介换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。
乙醇冷却器的设计-化工原理课设
目录任务书 (2)第一章概述与设计方案的选择 (3)1.1概述 (3)1.1.1换热器概述 (3)1.1.2换热器的种类及特点 (3)1.1.3换热器设计要求 (4)1.2设计方案的选择 (4)1.2.1换热器型式的选择 (4)1.2.2流体流动空间的选择 (5)1.2.3流体流速的选择 (5)第二章、确定物性数据 (6)2.1确定物性数据 (7)第三章、主要工艺参数计算 (7)3.1估算传热面积 (7)3.2初选换热器类型 (9)3.3壳体内径 (10)3.4校正平均传热温差 (10)3.5折流挡板 (11)第四章、换热器的热流量核算 (12)4.1壳程表面传热系数 (12)4. 2管程表面传热系数 (13)4. 3污垢热阻和管壁热阻 (14)4. 4传热系数 (14)4.6壁温计算 (14)第五章、阻力损失 (15)5.1管程流体的阻力损失 (15)5.2壳程流体的压力降 (16)第六章、主要附件的尺寸设计 (17)6.1接管 (17)6.2换热管 (17)6.3封头 (18)6.4膨胀节 (18)6.5其他附件 (18)第七章、设计结果一览表 (18)乙醇冷却器工艺流程图 (20)心得体会： (21)参考文献 (22)任务书一、设计题目乙醇冷却器的设计二、设计的目的：通过对乙醇产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
三、设计任务及操作条件１、处理量12×104t/a乙醇２、设备型式：列管式换热器３、操作条件(1)乙醇：入口温度：78℃，出口温度44℃(2)冷却介质：循环水，入口温度24℃，出口温度38℃(3)允许压降：不大于105Pa(4)每天按330天计，每天24小时连续运行。
4、建厂地址江西地区第一章概述与设计方案的选择1.1概述1.1.1换热器概述换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
化工原理课程设计热水冷却器的设计
化工原理课程设计---热水冷却器的设计化工原理课程设计题目热水冷却器的设计学院名称化学化工学院指导教师刘慧君职称教授班级精工101学号20104540125学生姓名宋娟2013年1月10日化工原理课程设计题目热水冷却器的设计学院名称化学化工学院指导教师刘慧君职称教授班级精工101学号20104540125学生姓名宋娟2013年1月10日《化工原理》课程设计任务书专业：化学工程与工艺班级：精工101 设计人：宋娟计题目：热水冷却器的设计一、设计任务及操作条件1．处理能力 3000kg/h(热水)2．设备型式：锯齿型换热器3．操作条件⑴热水：入口温度80℃,出口温度60℃⑵冷却介质：自来水，入口温度32℃，出口温度40℃⑶允许压强降：不大于105Pa二、设计要求(一)、编制一份设计说明书（打印稿），主要内容包括：1.前言；2.流程的确定和说明书（附流程简图）；3.生产条件的确定；4.换热器的设计计算，由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量并决定流体通入的空间。
5.算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。
初算有效平均温差。
一般先按逆流计算，然后再校核。
6.计算传热系数K值，然后再作校核。
7.估传热面积。
常取实际传热面积是计算值的1.5-1.25倍。
8.计算流体流动阻力。
如阻力超过允许范围，需调整设计，直至满意为止。
选择适宜的锯齿型换热器并进行核算。
9.附属设备的选型和计算；10.设计结果列表；11.设计结果的讨论和说明；12.注明参考和使用的设计资料；13.结束语。
（二）绘制换热器装配图1张 (手绘1#号图纸)三、设计日期：2011年12月26日至2012年1月6日目录1概述1.1换热器1.2设计方案简介1.3设计方案的确定1.3.1设计流程图1.3.2工艺流程简图1.3.3换热器的选型1.4符号说明2锯齿形板式热水冷却器设计的参数计算2.1确定设计条件2.1.1定性温度的计算2.1.2热负荷的计算2.1.3平均温差的计算2.1.4初估换热面积及初选板型2.1.5核算总传热系数K2.1.6传热面积S的计算2.1.7压降的计算2.2锯齿形板式热水冷却器的主要参数及计算结果3 课程设计过程中的感想及收获3参考文献1概述1.1换热器换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
乙醇精馏系统换热器设计
目录设计任务书------------------------------------------------------2 设计题目---------------------------------------------------2设计依据---------------------------------------------------2设计要求---------------------------------------------------2物料衡算、热量衡算-------------------------------------2产品冷却器选型及校核---------------------------------------16参考文献及资料------------------------------------------------21主要符号说明---------------------------------------------------21设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统产品冷却器设计二、设计依据：1、产量：年产20万吨95%工业乙醇2、年工作时间：300天3、原料乙醇：浓度50%（质量）,出库温度25℃4、产品乙醇：浓度95%（质量），入库温度40℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=37、循环冷却水进口温度：25℃8、再沸气饱和水蒸汽温度：150℃9、系统散热损失：不考虑系统散热损失10、换热器KA值裕度：20～40%三、设计要求：第一节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算查《化学工程手册》，乙醇、水的相对分子质量为M乙醇=46.07g/mol，M水=18.02g/mol由原料乙醇质量浓度为50%得原料乙醇的摩尔分率为：F=50%/M X 50%/M M 50%/46.07=50%/46.07+50%/18.02=0.2812乙醇乙醇水+50%/ 由产品乙醇质量浓度为95%得产品乙醇的摩尔分率为：D 95%/X =95%/95%/46.0795%/46.075%/18.020.8814M M =+=乙醇乙醇水+5%/M 原料F 、塔顶馏出液D 的平均相对分子质量：F X M /F F M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=25.91乙醇水（1-）=0.2812（1-0.2812） D D D X M 8814881442.74/M X g mol =⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=乙醇水（1-）=0.（1-0.） 塔顶产品流率D ：(30024)h D 841.88h27778/663.27/MD M kg kg h kmol h =⨯⨯2⨯10=⨯(300⨯24)==()hkg h kmol h/10944.6/48.1622430074.4210537⨯=⨯⨯⨯=由乙醇回收率99.5%DFDX FX η==得：h kmol X DX F F D/84.511995.02812.08814.048.162=⨯⨯==ηhkg h kg F /10326.1/1326291.2584.5114⨯≈=⨯=塔底残液流率W ：h kmol DF W /36.34948.16284.511=-=-= 摩尔分率：31006.236.3498814.048.1622812.084.511-⨯=⨯-⨯=-=WDX FX X DF W 塔底残液W 的平均相对分子质量： ()()molg M X M X M W W W /08.1802.181006.2-107.461006.213-3-=⨯⨯+⨯⨯=⨯-+⨯=水乙醇 hkg h kg W /10316.6/43.631608.1836.3493⨯≈=⨯= 2、冷凝器物料衡算、热量衡算 ①物料衡算 假设泡点进料。
化工原理课程设计-(乙醇水筛板塔)
化工原理课程设计设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计学生学号班级指导教师设计时间2021年5月1日~6月22日完成时间2021年6月23日于徐州目录一、总论 (4)1.1概述 (4)1.2文献综述 (4)1.2.1板式塔类型 (4)1.2.2筛板塔 (4)1.3设计任务书 (5)1.3.1设计题目 (5)1.3.2设计条件 (5)1.3.3设计任务 (5)二、设计思路 (5)三、工艺计算 (6)3.1 平均相对挥发度的计算 (6)3.2绘制t-x-y图及x-y图 (7)3.3 全塔物料衡算 (8)3.3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (8)3.3.2 平均摩尔质量 (9)3.3.3全塔物料衡算： (9)进料量： (9)3.4最小回流比的计算和适宜回流比确实定 (9)3.4.1最小回流比 (9)3.4.2 确定最适操作回流比R (10)3.5 图解法求理论板数及加料板位置 (11)3.5.1精馏段和提馏段操作线方程确实定 (11)3.5.2 理论板数及加料板位置 (12)3.6 实际板数及加料板位置确定 (13)四、塔板结构设计 (13)4.1气液体积流量 (13)4.1.1 精馏段的气液体积流量 (13)4.1.2 提馏段的气液体积流量 (15)4.2 塔径计算 (16)4.2.1 塔径初步估算 (16)4.2.2校核HT与D的范围 (18)4.3 塔高的计算 (18)4.4 塔板结构设计 (19)4.4.1塔板结构尺寸确实定 (19)4.4.2 弓形降液管 (20)4.4.3 塔盘布置 (21)4.4.4开孔面积计算 (21)4.4.5筛板的筛孔和开孔率 (22)4.5塔板流体力学校核 (22)4.5.1 塔板阻力 (22)4.5.2液面落差 (24)4.5.3 液沫夹带量校核 (25)4.5.4严重漏液校核 (25)4.5.6降液管溢流液泛校核 (25)4.6 塔板性能负荷图 (26)4.6.1漏液线 (27)4.6.2 液沫夹带线 (27)4.6.3液相负荷下限线 (27)4.6..4液相负荷上限线 (28)4.6.5液泛线 (28)五、换热器 (29)5.1 换热器的初步选型 (29)5.1.1塔顶冷凝器 (29)5.1.2塔底再沸器 (29)5.2 塔顶冷凝器的设计 (29)六、精馏塔工艺条件 (31)6.1塔体总高 (31)6.2 精馏塔配管尺寸的计算 (32)6.2.1塔顶汽相管径dp (32)6.2.2回流液管径dR (32)6.2.3 加料管径dF (33)6.2.4釜液排出管径dw (33)6.2.5再沸器返塔蒸汽管径dv’ (33)6.3精馏塔工艺尺寸 (34)七、塔板结构设计结果 (35)八、符号说明 (35)九、结束语 (36)一、总论1.1概述化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由假设干组分组成的混合物。
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目录任务书 (2)第一章概述与设计方案的选择 (3)1.1概述 (3)1.1.1换热器概述 (3)1.1.2 换热器的种类及特点 (3)1.1.3换热器设计要求 (4)1.2设计方案的选择 (4)1.2.1换热器型式的选择 (4)1.2.2流体流动空间的选择 (5)1.2.3流体流速的选择 (5)第二章、确定物性数据 (6)2.1确定物性数据 (7)第三章、主要工艺参数计算 (7)3.1估算传热面积 (7)3.2初选换热器类型 (9)3.3壳体内径 ................................................................. 1 03.4校正平均传热温差 (10)3.5折流挡板 ................................................................. 1 1 第四章、换热器的热流量核算. (12)4.1壳程表面传热系数{ TC " （ 1）壳程表面传热系数“ \f C \l "3" } (12)4. 2管程表面传热系数{ TC " （ 2）管内表面传热系数“ \f C \l "3" } (13)4. 3污垢热阻和管壁热阻{ TC " （ 3）污垢热阻和管壁热阻“ \f C \l "3" } (14)4. 4 传热系数{ TC " （ 4）传热系数"\f C \l "3" } (14)4.6壁温计算 (14)第五章、阻力损失................................................................. 1 55.1管程流体的阻力损失{ TC " （ 1）管程流体阻力"\f C \l "3" } (15)5.2壳程流体的压力降 (16)第六章、主要附件的尺寸设计 (17)6.1接管 (17)6.2换热管 (17)6.3封头 (18)6.4膨胀节 (18)6.5其他附件 (18)第七章、设计结果一览表 (18)乙醇冷却器工艺流程图 (20)心得体会： (21)参考文献 (22)任务书一、设计题目乙醇冷却器的设计二、设计的目的：通过对乙醇产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
三、设计任务及操作条件1、处理量12X 104t/a乙醇2、设备型式：列管式换热器3、操作条件(1)乙醇：入口温度：78C,出口温度44C(2)冷却介质：循环水，入口温度24C,出口温度38C5(3)允许压降：不大于10 Pa(4)每天按330天计，每天24小时连续运行。
4、建厂地址江西地区第一章概述与设计方案的选择1.1概述1.1.1换热器概述换热器(heat exchanger )，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
1.1.2换热器的种类及特点管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。
管壳式换热器根据结构特点分为以下几种：(1)固定管板式换热器固定管板式换热器它由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。
其结构特点是，两端的管板与壳体连在一起，管束两端固定在管板上，这类换热器结构简单，紧凑，价格低廉，每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50C且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70°C且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。
（2）浮头式换热器浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。
浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。
1.1.3换热器设计要求完善的换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求：（1）合理地实现所规定的工艺条件：可以从：①增大传热系数②提高平均温差③妥善布置传热面等三个方面具体着手。
（2）安全可靠换热器是压力容器，在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时，应遵循我国《钢制石油化工压力容器设计规定》和《钢制管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。
（3）有利于安装操作与维修直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。
设备与部件应便于运输与拆卸，在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍，根据需要可添置气、液排放口，检查孔与敷设保温层。
（4）经济合理评价换热器的最终指标是：在一定时间内（通常1年内的）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费）等的总和为最小。
1.2设计方案的选择1.2.1换热器型式的选择在乙醇精馏过程中塔顶一般采用的换热器为列管式换热器，故初步选定在此次设计中的换热器为列管式换热器。
列管式换热器的型式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。
被冷却为乙醇，入口温度为78C，出口温度为44C ;冷却介质为水，入口温度为24r，出口温度为38r，根据概述中各种类型的换热器的叙述，综合以上可以选用浮头式换热器。
1.2.2流体流动空间的选择在列管式换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流体流经壳程，取决于多种因素。
①不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。
②腐蚀性的流体宜走管程，以免时管子和壳体同被腐蚀，且管程便于检修与更换。
③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。
④被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果。
⑤饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，一般不需清洗⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏量。
⑦流量小或粘度大的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程中流动，由于流速和流向的不断改变，在低Re( Re>100)下即可达到湍流，以提高传热系数。
⑧若两流体温差较大，宜使对流传热系数大的流体走壳程，因壁面温度与a大的流体接近，以减小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。
综合以上的选择原则可以确定乙醇走管程，水走壳程比较适宜。
123流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。
增大流速，可加大对流传热系数，减少污垢的形成，使总传热系数增大；但同时使流动阻力加大，动力消耗增多；选择高流速，使管子的数目减小，对一定换热面积，不得不采用较长的管子或增加程数，管子太长不利于清洗，单程变为多程使平均传热温差下降。
因此，一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。
表1至表3列出了常用的流速范围，可供设计时参考。
选择流速时，应尽可能避免在层流下流动。
表1管壳式换热器中常用的流速范围表2管壳式换热器中不同粘度液体的常用流速表3管壳式换热器中易燃、易爆液体的安全允许速度由于使用的冷却介质是水，比较容易结垢，乙醇则不易结垢。
水和乙醇的粘度都较小，参考以上三个表格数据可以初步选用①25X 2.5的不锈钢管，则管内径d o=25-2.5 X 2=20mrr管内流速取u=1.1m/s。
第二章、确定物性数据2.1确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
壳程循环水的定性温度为：t m=(24+38)/2=31 C在《化工原理》第三版王志魁编附录查取水30C、40C下的物性参数，用插值法算得定性温度下水的参数确定水在该定性温度下的物性：密度 3p i=995.35kg/m比热容C p0=4.174 kJ/(kg.K)导热系数入i =0.6197 W/(m.K)粘度卩i=0.786mPa.s乙醇的定性温度为T m=(78+44)/2=61 C在《《化工原理》第三版王志魁编附录中根据各物性的共线图查得乙醇各参数如下。
确定乙醇在该定性温度下的物性:密度 3p 0=759kg/m比热容C p i=3.14 kJ/(kg.K)导热系数入0=0.1748W/(m.K)粘度卩0=0,58mPa.s3.1估算传热面积m 总12 104103 4 kg①乙酸流量：qm1t 330 24 匸52 10h②热流量：Q j =q m1c M 订=1.52 1043.14 34 =1.62275 106 kJ h③平均传热温差{ TC "平均传热温差"\f C \1 "2" }:先按照纯逆流计算，得加2-绻(78-38(44 -24)= 28 be(44 - 24)④冷却水用量:Qi 1.6227 x106q m2 =—c po At 。
4.174x(38-24)⑤传热面积：查表5总传热系数的选择初步确定 K=245W/（m 「C ）则估算传 泵3列肓式换热塞丰的总隹热系数FC 的经验值表4总传热系数的选择管程壳程总传热系数/ / W/ / m •c)有机溶剂 轻有机物卩V0.5mPa ・ s中有机物卩=0.5〜 1mPa- s重有机物卩＞ 1mPa- s 水/流速为1m/s ）水亠水溶液卩V 2mPa- s 水溶液卩＞2mPa- s 有机物卩＜ 0.5mPa- s 有机物卩=0.5〜1mPa- s有机溶剂卩=0.3〜0.55mPa- s轻有机物卩＜ 0.5mPa - s 中有机物卩=0.5〜1mPa- s 重有机物卩＞ 1mPa- s 水蒸气（有压力）冷凝 水蒸气（常压或负压）冷 凝水蒸气冷凝水蒸气冷凝水蒸气冷凝水蒸气冷凝 水蒸气冷凝198 〜233 233〜465 116 〜349 58 〜233 2326〜4652 1745〜3489 1163 〜1071582〜2908 582〜1193 291〜582114 〜349C 冷 162275 X 16 30 X10鄭硫悻QiKAt m0 一 水245 360*= 63.7m 278.9 小S J QITOO17-280 水 有臥涪剂 230-35匚 水 轻油 3404 工水屋油60-280有机罡刊11J -34C水水蒸汽冷籲1430-42^030-300水 脩裸点超类拎滾 4J 5-1140水碑謄 水蒸蕤汽哗凝 :COO ・42铀 坯油沸膳水蕤汽4^51020Ap=-tmo -二 7.7138kg/s热面积3.2初选换热器类型可依据传热管内径和流速确定单程传热管数:按单程管计算，所需的传热管长度为 ：, A p 63.7 一 ”L= p47.73m二 d 0n s 3.14 0.025 17按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构根据《化工原理》第三版王志魁编附录二十三浮头式换热器的主要参数由估 算面积Ap=63.7m 可选用标准浮头式换热器（摘自JB/T4714—92）型号为： BES600-1.6 —31.6 — 64.8 — 4— II 。