化工原理课程设计(原料预热器①)
化工原理课程设计说明书 预热器
第一章列管换热器设计概述1.1.换热器系统方案的确定进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。
1.1.1全塔流程的确定从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。
为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。
从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。
塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。
1.1.2加热介质冷却介质的选择在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。
除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。
在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。
综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。
1.1.3换热器类型的选择列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。
所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。
由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。
1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。
化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页
3．课程设计报告内容3.1 流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯3.2 流程和方案的说明及论证3.2.1 流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。
液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。
塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。
最终，完成苯与甲苯的分离。
3.2.2 方案的说明和论证本方案主要是采用浮阀塔。
精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。
三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。
四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。
五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。
而浮阀塔的优点正是：而浮阀塔的优点正是：1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。
化工原理课程设计 (1)
气相平均摩尔质量
液相平均摩尔质量
塔底
查平衡曲线得
气相平均摩尔质量
液相平均摩尔质量
精馏段平均摩尔质量
提馏段平均摩尔质量
4密度
精馏段气相平均密度
提馏段气相平均密度
由手册查得
塔顶（ ）
4∗密度2.3
则
进料板（ ）
4∗密度2.3
苯的质量分数
1漏液线
带入数据得，
精馏段漏液线方程
提馏段漏液线方程
2液沫夹带线
以 为限，由
以上各式联立求得
精馏段液沫夹带线方程
提馏段液沫夹带线方程
3液泛线
由
以上各式联立，得
精馏段液泛线方程
提馏段液泛线方程
4液相负荷下线
对于平直堰，取堰上液层高度 作为最小液体负荷标准，即
精馏段
提馏段
图2精馏段负荷性能图
5液相负荷上线
塔底空间高度HB按下式计算。
塔釜储液高度
其中，塔釜料液停留时间 取30min，查手册可知DN3200mm的封头容积为0.635m3。
塔底页面至最下层塔板间距h2取2.065m，则
全塔开6个人孔，分别位于塔顶、第7块板、第13块板、进料板、第26块板和塔釜，塔板间距 可保证足够的工作空间。
塔的有效高度
计算塔顶压力
对应的汽液平衡数据，绘制x-y图。
图1图解法求理论板数
本工艺采用泡点进料，进料热状况q=1。q线与平衡曲线的交点坐标为xq=0.836，yq=0.961。
最小回流比
取操作回流比
精馏段气相及液相负荷
提馏段气相及液相负荷
精馏段操作线方程
化工原理课程设计(杨广明)
南京工业大学《化工原理》课程设计设计题目常 常压二元筛板精馏塔的设计学生姓名 杨广明 班级、学号 化工070615指导教师姓名 金万勤、顾学红课程设计时间2010年6月14日-2010年6月25日课程设计成绩指导教师签字化学化工学院课程名称化工原理课程设计设计题目常压二元筛板精馏塔的设计学生姓名杨广明专业化工工程与工艺班级学号1001070615设计日期2010 年6 月14 日至2009 年6 月25日设计条件及任务：设计体系：乙醇—水设计条件:已知：进料量F= 200 kmol/h进料浓度Z F= 0.30 （摩尔分数，下同）进料状态：q＝ 0.5操作条件：塔顶压强为4 kPa(表压)，单板压降不大于0.7kPa。
塔顶冷凝水采用深井水，温度t＝12℃；塔釜加热方式：间接蒸汽加热，用3kgf/cm2水蒸汽全塔效率：E T = 52%分离要求：X D=88%；X W=1%；回流比R/R min =1.6 。
指导教师金万勤、顾学红2010年6月11日目录目录 (3)一、前言 (6)1.1总述 (6)1.2精馏操作对塔设备的要求 (6)1.3板式塔类型 (7)1.3.1筛板塔 (7)1.3.2浮阀塔 (7)二. 设计说明书 (8)2.1设计参数的确定 (8)2.1.1进料热状态 (8)2.1.2加热方式 (8)2.1.3回流比（R）的选择 (8)2.1.4 塔顶冷凝水的选择 (8)2.2确定设计方案的原则 (8)2.3流程简介及流程图 (9)2.3.1流程简介 (9)2.3.2流程图 (9)三．设计计算书 (10)3.1理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)3.1.1理论板数计算 (10)3.1.1.2汽液平衡数据（760mm Hg） (10)3.1.1.3 q线方程及Rmin和R的确定 (11)3.1.2实际塔板的确定 (11)3.1.2.1精馏段和提馏段气液流量的确定 (11)3.1.2.2操作线方程的确定 (11)3.1.2.3理论塔板的计算 (12)3.1.3实际板层数的确定 (12)3.2精馏塔工艺条件计算 (12)3.2.1操作压强的选择 (12)3.2.2操作温度的计算 (13)3.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (13)3.3.1 密度及流量 (13)3.3.2液相表面张力的确定 (15)3.3.3 液体平均粘度计算 (15)3.4塔径、塔高的确定 (16)3.4.1精馏段 (16)3.4.2提馏段 (18)3.4.3塔有效高度 (18)3.4.4整体塔高 (19)3.5.塔板主要工艺参数确定 (19)3.5.1溢流装置 (19)3.5.1.1堰长l w (19)3.5.1.2出口堰高h w (19)3.5.1.3弓形降液管宽度W d和面积A f (20)3.5.1.4降液管底隙高度h0 (21)3.5.2塔板布置及筛孔数目与排列 (21)3.5.2.1塔板的分块 (21)3.5.2.2边缘区宽度确定 (21)3.5.2.3开孔区面积A a计算 (21)3.5.2.4筛孔计算及其排列 (22)3.6.筛板的力学检验 (22)3.6.1塔板压降 (22)3.6.1.1干板阻力h c计算 (22)3.6.1.2气体通过液层的阻力H l计算 (23)3.6.1.3液体表面张力的阻力计算 (23)3.6.1.4气体通过每层塔板的液柱高h p (23)3.6.1.5塔板压降计算 (24)3.6.2 筛板塔液面落差 (24)3.6.3液沫夹带 (24)3.6.4漏液 (24)3.6.5液泛 (25)3.7.塔板负荷性能图 (25)3.7.1漏液线 (25)3.7.2液沫夹带线 (25)3.7.3液相负荷下限线 (26)3.7.4液相负荷上限线 (27)3.7.5液泛线 (27)3.7.6操作弹性 (27)3.8. 辅助设备及零件设计 (28)3.8.1塔顶冷凝器（列管式换热器） (29)3.8.1.1设计和选用时应考虑的问题 (29)3.8.1.2估计换热面积 (30)3.8.1.3核算管程、壳程的流速及Re: (31)3.8.1.4核算流体阻力 (32)3.8.1.5计算传热系数 (33)3.8.2各种管尺寸的确定 (34)3.8.2.1进料管 (34)3.8.2.2釜残液出料管 (34)3.8.2.3回流液管 (35)3.8.2.4再沸器蒸汽进口管 (35)3.8.2.5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管 (35)3.8.2.6冷凝水管 (35)3.8.3原料预热器 (36)3.8.5冷凝水泵 (38)3.9.设计结果汇总 (39)3.10. 参考文献及设计手册 (40)四．设计感想 (41)五．附录 (42)5.1 GB8163无缝钢管标准 (42)5.2 乙醇精馏工艺流程图 (42)5.3板式塔总体结构简图 (43)5.4设计中的注意点 (45)5.4.1板间距的初选 (45)5.4.2筛板塔正常操作的气液流量范围 (45)5.4.3关于负荷性能图的几点说明 (46)一、前言1.1总述在化学工业和石油工业中广泛应用吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作，其中精馏是分离均相液体混合物的典型化工单元操作。
化工原理课程设计完整版
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法，了解化工生产的基本过程和设备，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解化工原理的基本概念和原理；（2）熟悉化工生产的基本过程和设备；（3）掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际问题；（2）具备化工过程设计和优化能力；（3）学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对化工行业的认识和兴趣；（3）培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.化工原理基本概念和原理：包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备：包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法：包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下：第1-2周：化工原理基本概念和原理；第3-4周：化工生产过程和设备；第5-6周：化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生理解和掌握；2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会运用化工原理解决实际问题；3.实验法：进行实验操作，培养学生的实践能力和实验技能；4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：《化工原理》；2.参考书：相关化工原理的教材和学术著作；3.多媒体资料：教学PPT、视频、动画等；4.实验设备：反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估，考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程设计换热器资料课件
实例分析过程展示
换热器类型的选择
设计参数的确定
热力计算与校核
结构设计与优化
根据工艺条件和设计要求，选 择合适的换热器类型，如管壳 式换热器、板式换热器等。
确定换热器的设计参数，包括 流体的进出口温度、流量、压 力降等。
启动前的准备
检查换热器及其附属设备是否完好，确保无泄漏、无堵塞；检查各 阀门开闭状态，确保流程畅通。
启动与运行
按照操作规程逐步启动换热器，观察并记录各项运行参数，如温度、 压力、流量等；及时调整操作参数，确保换热器在最佳工况下运行。
停机与维护
按规程逐步停止换热器运行，进行必要的维护和保养；记录停机原因 和时间，为下次启动提供参考。
根据传热面积和换热器结构，确定管 数和排布方式，以优化换热器的性能 和降低成本。
换热器材料的选择
根据工艺条件、操作温度和压力等因 素，选择合适的换热器材料，以确保 换热器的安全性和耐久性。
04
换热器材料选择与加工制 造
换热器材料的选择原则
耐腐蚀性
根据工艺流体的性质，选择能够抵抗腐蚀的 材料，如不锈钢、钛及钛合金等。
常见故障类型及处理方法
泄漏
发现泄漏应立即停机检查，找出泄漏点并进行修复；若泄漏严重，需 更换密封件或紧固件。
堵塞
换热器堵塞会导致流量减少、压力升高，需及时停机清洗；根据堵塞 原因选择合适的清洗方法，如化学清洗、机械清洗等。
结垢
结垢会影响换热效率，需定期进行清洗和除垢；对于严重结垢的换热 器，可考虑采用化学清洗或高压水枪清洗等方法。
提高分析、解决问题的能力， 培养创新意识和团队协作精神。
苯甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计化工原理课程设计
化工原理课程设计说明书设计项目：苯－甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计学院名称：化学工程学院专业班级：过控06-1学号：200612081 2006121学生姓名：叶少华王有为相庆庆设计组序：10指导教师：张洪流二○○八年七月十一日目录设计任务书 (3)设计指导书 (4)一、前言 (6)二、苯－甲苯精馏塔工艺设计…………………………………………？（一）精馏方案的确定…………………………………………………？（二）产品流量计算……………………………………………………？（三）操作回流比确定…………………………………………………？（四）理论塔板数计算…………………………………………………？（五）实际塔板数计算…………………………………………………？（六）塔内气、液相流量计算…………………………………………？（七）设计截面的选择…………………………………………………？（八）流体物性参数计算………………………………………………？（九）设计截面结构参数计算…………………………………………？（十）负荷性能图校核与结构参数推广………………………………？（十一）浮阀塔结构参数一览表……………………………………？三、列管式料液预热器的选型设计……………………………………？（一）物性参数计算……………………………………………………？（二）流体流动空间的选择……………………………………………？（三）列管类型的选择…………………………………………………？（四）初估换热器传热面积……………………………………………？（五）设备选型…………………………………………………………？（六）传热性能校核……………………………………………………？（七）换热器结构参数一览表…………………………………………？四、附设计图……………………………………………………………？五、参考文献……………………………………………………………？六、结束语………………………………………………………………？课程设计成绩评定表……………………………………………………？化工原理课程设计任务书同学：威名化工厂拟采用一板式塔分离苯－甲苯混合液。
化工原理课程设计(原料预热器①)
目录一、设计题目 _________________ 0二、设计依据 _________________ 0三、设计要求 _________________ 0第1节：物料衡算、热量衡算_____________________________________________ 01.精馏塔物料衡算 ______________________________________________________________ 02.冷凝器物料衡算及热量衡算 ____________________________________________________ 53.产品冷却器物料衡算及热量衡算 ________________________________________________ 74.原料预热器（1）的物料衡算及热量衡算 _________________________________________ 85.原料预热器（2）的物料衡算及热量衡算 _________________________________________ 96.再沸器的物料衡算及热量衡算 _________________________________________________ 107.物料衡算汇总表 _____________________________________________________________ 118.热量衡算及换热器要求汇总表 _________________________________________________ 12第2节：列管式换热器选型及校核（原料预热器①）________________________ 141.初选原料预热器（1）规格 ____________________________________________________ 142.核算总传热系数 _____________________________________________________________ 20第3节：所选固定管板式换热器的结构说明________________________________ 221.管程结构___________________________________________________________________ 222.壳体结构___________________________________________________________________ 233.其他主要附件_______________________________________________________________ 24第4节：换热器的主要结构和计算结果____________________________________ 24 第5节：参考文献及资料________________________________________________ 25 附___________________________ 26设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统换热器设计二、设计依据：1、产量：7万吨2、年工作时间：330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≤45℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=1.15R min7、循环冷却水进口温度：30℃8、再沸器饱和水蒸气温度：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%11、原料预热器（2）设计三、设计要求：第1节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算乙醇、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 ：(33024)D MD M h=⨯⨯()7371042.7433024206.79/8.83810/h kmol h kg h⨯=⨯⨯==⨯由乙醇回收率99.5%DFDX FX η==得：206.790.88140.28120.995651.42/D F DX F X kmol hη=⨯=⨯=4651.4225.9116878.29/1.68810/F kg hkg h =⨯=≈⨯流率W ：651.42206.79444.63/W F Dkmol h=-=-= 塔底残液摩尔分率：3651.420.2812206.790.8814444.632.0610F DW FX DX X W--=⨯-⨯==⨯塔底残液W 的平均相对分子质量：()()mol g M X M X M W W W /08.1802.181006.2-107.461006.213-3-=⨯⨯+⨯⨯=⨯-+⨯=水乙醇 3444.6318.088038.91/8.04010/W kg h kg h=⨯=≈⨯ 计算R min乙醇-水气液平衡数据101.32578.27470.7959180.816009 101.32578.230130.8163270.830926 101.32578.195040.8367350.846514 101.32578.169870.8571430.862807 101.32578.155050.8775510.879841 101.32578.151050.8979590.897655 101.32578.158340.9183670.916291 101.32578.177390.9387760.935794 101.32578.20870.9591840.956211 101.32578.252760.9795920.977595 101.32578.3103311作图如下：由图可得min0.193 1DX R=+，故R min=3.57R=1.15R min=1.15⨯3.57=4.1055塔顶冷凝器将来自塔顶的蒸汽全部冷凝，即该冷凝器为全凝器，凝液在泡点温度下部分地回流入塔，由恒摩尔流假定，塔顶液体摩尔流率L 、气体摩尔流率V 为:44.1055206.79848.898/3.62810/L RDkmol h kg h==⨯==⨯ ()415.1055206.791055.77/45123.45/4.51210/V R D kmol h kg h kg h=+=⨯==≈⨯ 因为是泡点进料，所以q=1()()()()()4V V 1114.10551206.7911651.421055.77/19088.32/ 1.90910/q F R D q Fkmol h kg h kg h =--=+--=+⨯--⨯==≈⨯344.1055206.791651.421.510/27127.17/2.71310/L L qFRD qFkmol h kg h kg h=+=+=⨯+⨯≈⨯=≈⨯ 又W=1.76*10-3，则V =L -W 成立 2.冷凝器物料衡算及热量衡算查【《化工原理》下册P268附录】得，质量组成为95%的乙醇水溶液的沸点为78.2℃。
《化工原理》课程设计指导书(精馏塔之预热器、冷凝器、再沸器)+)
化工原理课程设计指导书—精馏塔的预热器、冷凝器、再沸器工艺设计适应专业：化学工程与工艺编写作者：胡建明编写日期：2007.7邵阳学院生物与化学工程系预热器、冷凝器、再沸器的工艺设计概述蒸馏是化工生产中分离均相液体混合物的典型单元操，其历史悠久，应用广泛。
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分汽化、部分冷凝，利用其中个组分挥发度不同而将其分离。
其本质是液、汽相间的质量传递和热量传递。
为使分离彻底，以获得较纯的产品，工业生产中常采用多次部分汽化、多次部分冷凝的方法——精馏。
精馏过程通常是在塔设备内完成的。
预热器、冷凝器、再沸器是精馏过程必不可少的设备。
它们承担着将物料预热、气化、冷凝等重要任务。
而固定管板式换热器更是因其具有工艺简单、造价低廉、工艺设计成熟、热效率较高等优点而得到广泛的应用，尤其在很多大工业生产中。
换热器的工艺设计主要内容和步骤 1 物料衡算1.1 设计依据1.1.1 《×××××设计任务书》1.1.2 产量 年产99.5%（均为质量分数，下同）环己烷（丙酮）20000吨，根据工业生产中连续生产的特点，取年平均生产时间为8000小时，即小时产量为：20000×103/8000=2500kg ／h ，本设计以小时产量为计算基准。
1.1.3 进料组成F x 、产品组成D x 1,1.4 分离要求 1.2 精馏塔物料衡算1.2.1 物料衡算示意图1.2.2 用质量分率计算进料量及塔釜采出量G D ,X D F D W G G G =+ F F D D W W G x G x G x =+ 解得： G F （kg/h ） G W （kg/h ）1.2.3 计算摩尔量、摩尔分率 G W由物质A 、B 组成的混合物，其分子量分别为M A ，M B 则其平均分子量：A A B B M M x M x =+，用摩尔量表示为：;;W D F G G GD W F M M M===； 同理可求得X D 、X W 、 X F 1.2.4 精馏塔物料衡算表表1.1 精馏塔的物料衡算表※必须达成Σ进=Σ出。
《化工原理》课程设计指导书(精馏塔之预热器、冷凝器、再沸器) )资料
化工原理课程设计指导书—精馏塔的预热器、冷凝器、再沸器工艺设计适应专业：化学工程与工艺编写作者：胡建明编写日期：2007.7邵阳学院生物与化学工程系预热器、冷凝器、再沸器的工艺设计概述蒸馏是化工生产中分离均相液体混合物的典型单元操，其历史悠久，应用广泛。
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分汽化、部分冷凝，利用其中个组分挥发度不同而将其分离。
其本质是液、汽相间的质量传递和热量传递。
为使分离彻底，以获得较纯的产品，工业生产中常采用多次部分汽化、多次部分冷凝的方法——精馏。
精馏过程通常是在塔设备内完成的。
预热器、冷凝器、再沸器是精馏过程必不可少的设备。
它们承担着将物料预热、气化、冷凝等重要任务。
而固定管板式换热器更是因其具有工艺简单、造价低廉、工艺设计成熟、热效率较高等优点而得到广泛的应用，尤其在很多大工业生产中。
换热器的工艺设计主要内容和步骤 1 物料衡算1.1 设计依据1.1.1 《×××××设计任务书》1.1.2 产量 年产99.5%（均为质量分数，下同）环己烷（丙酮）20000吨，根据工业生产中连续生产的特点，取年平均生产时间为8000小时，即小时产量为：20000×103/8000=2500kg ／h ，本设计以小时产量为计算基准。
1.1.3 进料组成F x 、产品组成D x 1,1.4 分离要求 1.2 精馏塔物料衡算1.2.1 物料衡算示意图1.2.2 用质量分率计算进料量及塔釜采出量G D ,X D F D W G G G =+ F F D D W W G x G x G x =+ 解得： G F （kg/h ） G W （kg/h ）1.2.3 计算摩尔量、摩尔分率 G W由物质A 、B 组成的混合物，其分子量分别为M A ，M B 则其平均分子量：A A B B M M x M x =+，用摩尔量表示为：;;W D F G G GD W F M M M===； 同理可求得X D 、X W 、 X F 1.2.4 精馏塔物料衡算表表1.1 精馏塔的物料衡算表※必须达成Σ进=Σ出。
化工原理预热器课程设计
化工原理预热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解预热器在化工生产过程中的作用和重要性。
2. 学生能掌握预热器的基本工作原理和主要结构。
3. 学生能了解预热器在热能交换中的应用和影响。
技能目标：1. 学生能运用化工原理，分析和计算预热器中的热量传递过程。
2. 学生能设计简单的预热器系统，并进行参数优化。
3. 学生能运用相关软件或工具对预热器进行模拟和性能分析。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到化工技术在国民经济发展中的关键作用，增强对化工专业的认同感和责任感。
2. 学生能养成科学严谨、勤奋好学的学习态度，提高解决实际问题的能力。
3. 学生能在团队协作中发挥个人优势，培养合作精神，增强沟通与交流能力。
课程性质：本课程为化工原理课程设计，以实践性和应用性为主，强调理论知识与实际工程相结合。
学生特点：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础和物理知识，对化工原理有一定了解。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 预热器的基本概念与分类：介绍预热器的定义、作用和分类方法，结合课本第3章热交换器相关内容，理解预热器在化工生产中的应用。
- 教材章节：第3章 热交换器- 内容列举：热交换器的定义、分类、应用场景2. 预热器工作原理与结构：学习预热器的工作原理，分析其主要结构和组成部分，结合课本第4章热传递内容，探讨预热器中的热量传递方式。
- 教材章节：第4章 热传递- 内容列举：热量传递方式、热交换器结构及工作原理3. 预热器设计与计算：根据课程目标，学习预热器的设计方法，掌握相关计算公式，结合课本第5章流体流动与传热内容，进行实际案例分析。
- 教材章节：第5章 流体流动与传热- 内容列举：流体流动与传热基本方程、热交换器设计计算方法4. 预热器性能分析：运用相关软件或工具，对预热器进行模拟和性能分析，结合课本第6章化工设备性能评价内容，了解预热器性能评价方法。
化工原理课程设计原料预热器①
化工原理课程设计(原料预热器①)目录一、设计题目 _________________ 0二、设计依据 _________________ 0三、设计要求 _________________ 0第1节：物料衡算、热量衡算_____________________________________________ 01.精馏塔物料衡算 _____________________________________________________________ 02.冷凝器物料衡算及热量衡算 ___________________________________________________ 73.产品冷却器物料衡算及热量衡算 _______________________________________________ 84.原料预热器（1）的物料衡算及热量衡算 ________________________________________ 95.原料预热器（2）的物料衡算及热量衡算 _______________________________________ 106.再沸器的物料衡算及热量衡算 ________________________________________________ 117.物料衡算汇总表 ____________________________________________________________ 128.热量衡算及换热器要求汇总表 ________________________________________________ 13第2节：列管式换热器选型及校核（原料预热器①）________________________ 151.初选原料预热器（1）规格 ___________________________________________________ 152.核算总传热系数 ____________________________________________________________ 21第3节：所选固定管板式换热器的结构说明________________________________ 231.管程结构 __________________________________________________________________ 232.壳体结构 __________________________________________________________________ 243.其他主要附件 ______________________________________________________________ 25第4节：换热器的主要结构和计算结果____________________________________ 25第5节：参考文献及资料________________________________________________ 26附___________________________ 27设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统换热器设计二、设计依据：1、产量：7万吨2、年工作时间：330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≤45℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=1.15R min7、循环冷却水进口温度：30℃8、再沸器饱和水蒸气温度：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%11、原料预热器（2）设计三、设计要求：第1节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算乙醇、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 ：(33024)D MD M h =⨯⨯()7371042.7433024206.79/8.83810/hkmol h kg h⨯=⨯⨯==⨯ 由乙醇回收率99.5%DF DX FX η==得：206.790.88140.28120.995651.42/DF DX F X kmol hη=⨯=⨯=4651.4225.9116878.29/1.68810/F kg hkg h =⨯=≈⨯流率W ：651.42206.79444.63/W F Dkmol h=-=-=塔底残液摩尔分率：3651.420.2812206.790.8814444.632.0610F DW FX DX X 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3444.6318.088038.91/8.04010/W kg h kg h=⨯=≈⨯计算R min乙醇-水气液平衡数据P(kPa) T(℃) X Y101.325 100.01770 0101.325 94.808570.0204080.187889101.325 91.457910.0408160.295516101.325 89.131880.0612240.365032101.325 87.445820.0816330.413396101.325 86.174730.1020410.448925101.325 85.192160.1224490.476089101.325 84.415180.1428570.497555101.325 83.7881 0.1632650.515008101.325 83.272240.1836740.529566101.325 82.839990.2040820.542004101.325 82.471220.224490.552871101.325 82.151070.2448980.562574101.325 81.868420.2653060.571414101.325 81.614870.2857140.579625101.325 81.384050.3061220.587387101.325 81.171150.3265310.594843101.325 80.972470.3469390.602108101.325 80.785250.3673470.609275101.325 80.607390.3877550.616421101.325 80.437340.4081630.62361101.325 80.273950.4285710.630897101.325 80.116440.448980.638329101.325 79.964250.4693880.645945101.325 79.817050.4897960.653783101.325 79.674650.5102040.661873101.325 79.537 0.5306120.670245101.325 79.404160.551020.678926101.325 79.276250.5714290.687942101.325 79.153470.5918370.697317101.325 79.036060.6122450.707074101.325 78.922230.6326530.717273101.325 78.816680.6530610.727858101.325 78.717420.6734690.738896101.325 78.624790.6938780.750411101.325 78.539170.7142860.762426101.325 78.460950.7346940.774966101.325 78.390520.7551020.788058101.325 78.3283 0.77551 0.80173101.325 78.2747 0.7959180.816009101.325 78.230130.8163270.830926101.325 78.195040.8367350.846514101.325 78.169870.8571430.862807101.325 78.155050.8775510.879841101.325 78.151050.8979590.897655101.325 78.158340.9183670.916291101.325 78.177390.9387760.935794101.325 78.2087 0.9591840.956211101.325 78.252760.9795920.977595101.325 78.310331 1作图如下：由图可得min 0.1931D X R =+，故R min =3.57R=1.15R min =1.15⨯3.57=4.1055塔顶冷凝器将来自塔顶的蒸汽全部冷凝，即该冷凝器为全凝器，凝液在泡点温度下部分地回流入塔，由恒摩尔流假定，塔顶液体摩尔流率L 、气体摩尔流率V 为:44.1055206.79848.898/3.62810/L RDkmol hkg h==⨯==⨯()415.1055206.791055.77/45123.45/4.51210/V R Dkmol h kg hkg h=+=⨯==≈⨯因为是泡点进料，所以q=1()()()()()4V V 1114.10551206.7911651.421055.77/19088.32/ 1.90910/q FR D q Fkmol h kg h kg h=--=+--=+⨯--⨯==≈⨯344.1055206.791651.421.510/27127.17/2.71310/L L qFRD qFkmol h kg h kg h=+=+=⨯+⨯≈⨯=≈⨯ 又W=1.76*10-3，则V =L -W 成立2.冷凝器物料衡算及热量衡算查【《化工原理》下册P268附录】得，质量组成为95%的乙醇水溶液的沸点为78.2℃。
化工原理设计大赛-原料预热器设计
—当量直径，m
—管外流动雷诺数
—普朗特数，取定性温度下的值
—流体在定性温度下的黏度，Pa·s
—流体在壁温下的黏度，Pa·s
当量直径de随管子布置方式而变，分别用下列各式计算。
正方形排列时
三角形排列时
式中t———管间距，m
——传热管外径，m
雷诺数
式中 ——壳程流体的体积流量m³/s
如果按单程计算的传热管长度太长，则应采用多管程。
确定了每程传热管长度之后，即可求管程数。
式中L—单程换热器计算的传热管长度，m
l—选取的每程传热管长度，m.
取每程传热管长度l=2 m
则
换热器的总传热管数为 （根）
3.3.1.4
选用多管程换热器损失部分传热温差，这种情况下的平均传热温差由 计算，其中温差校正系数 与流体的进出口温度有关，也与换热器的壳程数及管程数有关。
原料预热器设计
3.3.1
3.3.1.1
（1）换热器的热流量
换热器的热流量是指在确定的物流进口条件下，使其达到规定的出口状态，冷流体和热流体之间所交换的热量，或是通过冷、热体的间壁所传递的热量。
在热损失可以忽略不计的条件下，对于无相变的物流，换热器的热流量由下式确定：
（4.1.1）
式中 —热流量.W;
─——冷凝表面传热系数，W/（m2·k）；
式中qm─——冷凝液的质量流量kg/s；
─——传热管长度，m；
ns─——当量管数
当量管数ns与传热管布置方式及总管数有关。
垂直管束冷凝
式中
以上两式仅适用于液膜眼管壁呈层流流动即
在此方案中
由上式得
m
壳程流通截面积由上式得
化工原理课程设计说明书
前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。
节省能源，综合利用余热。
经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。
【精馏塔设计任务书】一设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力：10吨每小时（料液）年工作日：自定原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58℃进料状况：自定加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
化工原理课程设计说明书
前言乙醇—水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。
乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇—水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。
但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇—水体系的精馏设备是非常重要的。
塔设备是最常采用的精馏装置，精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
一般有板式塔和填料塔，板式塔可分为泡罩塔、浮阀塔和筛板塔。
泡罩塔是最早使用的板式塔，其优点是操作弹性大，液气比范围宽，使用多种介质，操作稳定可靠，但是其结构复杂，造价高，安装维修不方便，气相压降大，故限制了它的使用。
浮阀塔可根据气体流量的大小而上下浮动，可自行调节开度，而且结构简单，造价低；塔板开孔率大，生产能力大；气液接触时间长，塔板效率高，操作弹性大。
缺点是处理易结焦、高黏性的物料时，阀片易与塔板黏结，有时阀片会脱落或卡死，使塔板效率及操作弹性降低。
筛板塔是在塔板上钻有均布的筛孔，气体经筛孔与液体密切接触。
优点是结构简单，制造维修方便，造价低，生产能力高于浮阀塔，塔板效率与之相当。
缺点是操作范围窄，孔径易堵塞。
综合考虑生产能力、塔板效率、成本及操作弹性等因素，本设计选用筛板塔更有优势。
影响精馏操作的主要因素有：操作压力和物料特性、生产能力和产品质量、塔顶回流比和回流液的温度、进料热状况参数和进料口位置、全塔效率、再沸器和冷凝器的传热性能、加热介质和冷却介质的温位。
精馏过程是能量消耗较大的单元操作，降低精馏过程的能量消耗具有重要的经济意义，减少有效能损失是精馏过程节能的基本途径。
一般的方法有提高分离因子、降低向再沸器的供热量、热泵精馏、多效精馏、热能的综合利用。
因此在操作过程中要主要节能，提高节能意识。
化工原理预热器课程设计
目录目录1.1设计原始数据 (1)1.2设计任务 (1)1.3选择换热器的目的和型号 (1)1.3.1选择换热器的目的 (1)1.3.2换热器的型号选择 (1)1.4工艺条件的选择 (2)1.4.1流体流入空间的选择 (2)1.4.2流体流向的选择 (2)2.1确定物性数据 (3)2.1.1涉及到的物质的物性常数 (3)2.1.2饱和水蒸汽的物理常数 (3)2.2流速的确定 (4)3.1估算传热面积 (5)3.1.1换热器的热负荷Q (5)3.1.2饱和水蒸汽用量 (5)3.1.3平均温度差（按折流计算） (5)3.1.4传热面积 (6)3.2工艺结构尺寸 (6)3.2.1管径和管内流速 (6)3.2.2传热管、程数 (6)3.2.3传热管排列和分程方法 (7)3.2.4壳程内径 (7)3.2.5折流挡板 (7)3.2.6接管 (7)3.2.7导流管与防冲挡板 (8)3.2.8材料选用 (8)3.2.9法兰设计 (8)3.2.10筒体法兰 (8)3.2.11接管法兰 (9)4.1热流量核算 (9)4.1.1壳程对流传热系数oα (9)4.1.2管程对流传热系数iα (9)4.1.3确定污垢热阻 (10)4.2校核壁温 (10)4.2.1核算压强降 (11)4.3强度设计 (11)4.3.1壳程筒体计算与校核 (11)4.3.2管箱筒体设计及校核 (12)4.3.3管箱封头设计及校核 (12)4.3.4封头高度计算 (13)4.3.5换热管与管板连接处的结构设计 (13)4.3.6壳体与管板连接结构设计 (13)4.3.7管板厚度计算 (13)设计结果一览表 (15)参考文献 (16)第一章设计任务要求1.1设计原始数据(1)乙醇—水处理量流量：833kg/h（年处理乙醇—水混合液6000t，开工率300天/a，24h/d）；进口温度：30℃, 进料热状况参数q=1.0；出口温度：83.26℃（泡点温度）。
化工原理课程设计
化工原理课程设计集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]化工原理课程设计题目：姓名：班级：学号：指导老师：设计时间：序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。
通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。
根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。
目录一、化工原理课程设计任书 (3)二、设计计算 (3)1.设计方案的确定 (3)2.精馏塔的物料衡算 (3)3.塔板数的确定 (4)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11)7.筛板的流体力学验算 (13)8.塔板负荷性能图 (15)9.接管尺寸确定 (30)二、个人总结 (32)三、参考书目 (33)（一）化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书一、设计题目：设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔二、设计任务及操作条件1、设计任务：物料处理量： 7万吨／年进料组成： 37％苯，苯-甲苯常温混合溶液（质量分率，下同）分离要求：塔顶产品组成苯≥95％塔底产品组成苯≤6%2、操作条件平均操作压力： kPa平均操作温度：94℃回流比：自选单板压降： <= kPa工时：年开工时数7200小时化工原理课程设计三、设计方法和步骤：1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。
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所以：A估’=KA/K估=25.48 103/1000=25.48m2
（5）工艺结构尺寸
(a)管径与管内流速
管径Φ25mm×2.5mm,管内流速 u=1.0m/s 壳程流速u=0.8 m/s
0.55102
0.678926
101.325
79.27625
0.571429
0.687942
101.325
79.15347
0.591837
0.697317
101.325
79.03606
0.612245
0.707074
101.325
78.9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ223
0.632653
0.717273
101.325
78.81668
下降液体
1500
回塔蒸汽
1055.77
残液W
444.63
产品冷却器
冷流体进口
651.42
冷流体出口
651.42
热流体进口
206.79
热流体出口
206.79
原料预热器（1）
冷流体进口
651.42
冷流体出口
651.42
热流体进口
444.63
热流体出口
444.63
原料预热器（2）
冷流体进口
651.42
冷流体出口
0.653061
0.727858
101.325
78.71742
0.673469
0.738896
101.325
78.62479
0.693878
0.750411
101.325
78.53917
0.714286
0.762426
101.325
78.46095
0.734694
0.774966
101.325
78.39052
651.42
热流体进口
30.15
热流体出口
30.15
8.
名称
冷热 流体
进口温度
℃
出口温度
℃
交换热kJ/h
△tm
℃
KA值kw/℃
精馏塔
82.03
78.2
100
冷凝器
热流体
78.2（气）
78.2（液）
37.31
386.19
冷流体
30
50
产品
冷却器
热流体
78.2
40
24.29
12.377
冷流体
25
41.4
0.857143
0.862807
101.325
78.15505
0.877551
0.879841
101.325
78.15105
0.897959
0.897655
101.325
78.15834
0.918367
0.916291
101.325
78.17739
0.938776
0.935794
101.325
78.2087
设计任务书
一、设计题目：乙醇水精馏系统换热器设计
二、设计依据：
1、产量：7万吨
2、年工作时间：330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≤45℃
5、乙醇回收率：99.5%
6、原料乙醇泡点进料，回流比R=1.15Rmin
7、循环冷却水进口温度：30℃
原料 预热器（1）
热流体
100
50
18.48
25.48
冷流体
41.4
66
原料 预热器（2）
热流体
150
150（有相变）
75.70
4.219
冷流体
66
82.03
再沸器
热流体
150（气）
150（液）
50.0
239.495
冷流体
100（液）
100（气）
第
1.
(1)换热器的选型
两流体温度变化情况：塔顶热流体（水）进口温度100℃，出口温度50℃（无相变）.冷流体（乙醇水）进口温度41.4℃，而冷却水的出口温度为66℃，管壳温差较小，因此初步确定选用卧式的固定管板式换热器,并且固定管板式换热器旁路渗流较小、造价低、无内漏，是很常用的换热器。
定压比热容：Cpc=4.214 kJ/（kg·K）【查化原上册P261附表】
液化潜热：rc=2568.75 kJ/kg【查化原上册P281附录】
冷流体（乙醇水）53.7℃下的物性参数表【查《化工工艺算图》第一册----常用物料物性数据】
密度：ρh=858.72kg/m3【P112】
热导率：λh=0.35613 W/（m·K）【P325】
0.346939
0.602108
101.325
80.78525
0.367347
0.609275
101.325
80.60739
0.387755
0.616421
101.325
80.43734
0.408163
0.62361
101.325
80.27395
0.428571
0.630897
101.325
80.11644
一般出原料预热器残液温度比出产品冷却器的原料温度高5-10℃，故选择出原料预热器残液的温度为50℃。又进原料预热器的残液温度为 ，则
由公式 得：Cp水=4.214 kJ/（kg·℃）
原料预热所需的热量:
原料预热器进口温度为41.4℃，假定出口温度为66℃，则
由公式
,所以
前后所需热量相近，故假定出口温度为66℃成立。原料预热器对数平均温度△ :
圆整后D=400mm,取壁厚为12mm【查涂伟萍.化工过程及设备设计P12表1-4标准尺寸】
（e)支承板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25×400=100mm，取h=100mm；
粘度：μh=0.538MPa·S【P385】
定压比热容：Cph=4.08kJ/（kg·K）【P267】
液化潜热：rh=973.18kJ/kg【化原上册P281附录】
（4）工艺计算及主体设备设计
(a)计算热负荷Q
热负荷Q=1.694 106kJ/h=470.56kw
(b)平均传热温差的确定
对数平均传热温差
0.040816
0.295516
101.325
89.13188
0.061224
0.365032
101.325
87.44582
0.081633
0.413396
101.325
86.17473
0.102041
0.448925
101.325
85.19216
0.122449
0.476089
101.325
84.41518
作图或查表【匡国柱《化工单元过程及设备课程设计》 P66 表3-6排管数目】可取NT=91根（其中a=5，b=11)
(d)壳体内径
采用单管程结构，壳体内径
D=t(b-1)+2e=32*(11-1)+31.25 2=382.5mm
其中，t为管心距；b为横过管束中心线的管数；e表示管数中心线上最外层管中心到壳体内壁的距离，一般取e=(1--1.5)d0，此处取e=1.25d0=1.25*25=31.25mm
0.44898
0.638329
101.325
79.96425
0.469388
0.645945
101.325
79.81705
0.489796
0.653783
101.325
79.67465
0.510204
0.661873
101.325
79.537
0.530612
0.670245
101.325
79.40416
由传热基本方程 得：
5.
原料无相变，出口量等于进口量，饱和水蒸汽液化，进出口流率相等
从原料预热器（1）出来的原料为66℃，要求泡点进料，所以从原料预热器（2）出来的原料为82.03℃，则 。由公式 ,所以
利用饱和水蒸汽的潜热加热，则
此时
得 =542.75 =30.15 =213.43m3/s
6.
再沸器的热量衡算：
0.959184
0.956211
101.325
78.25276
0.979592
0.977595
101.325
78.31033
1
1
作图如下：
由图可得 ，故Rmin=3.57
R=1.15Rmin=1.15 3.57=4.1055
塔顶冷凝器将来自塔顶的蒸汽全部冷凝，即该冷凝器为全凝器，凝液在泡点温度下部分地回流入塔，由恒摩尔流假定，塔顶液体摩尔流率L、气体摩尔流率V为:
（b）物性数据
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据:
流体水定性温度75℃下的物性参数【查《化工原理》上册】
密度：ρc=974.8kg/m3【查化原上册P261附表】
热导率：λc=0.6635W/（m·K）【查化原上册P261附表】
粘度：μc=0.377mPa·S【查化原上册P263附表】
(2)流动空间安排、管径及流速的确定
加热水易结垢应该走管程，原料走壳程加热，取管径为 25mm*2.5mm的碳素钢管，管内流速为1.0m/s。