乙醇预热器的设计
乙醇原料液-釜液换热器设计
吉林化工学院热能利用及系统工程课程设计乙醇原料液-釜液换热器设计Raw material for ethanol - kettle liquid heat exchangerdesign教学院：机电工程学院系别：能源动力系学生学号：11460224学生姓名：陈寿山专业班级：热动1102指导教师：甘树坤、吕雪飞职称：教授起止日期：2014.10.27～2014.11.8吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology陈寿山：乙醇原料液-釜液换热器设计设计的前半部分是工艺计算部分，主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。
设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。
关键词：管壳式换热器；浮头式换热器；管板；浮头盖；浮头法兰- I -陈寿山：乙醇原料液-釜液换热器设计AbstractDesign is the first half of the process calculation part,Mainly according to t he given design conditions to estimate the heat transfer area,And thus for the he at transfer area selection，Check the heat transfer coefficient,Calculate the actual heat transfer area,Finally carries on the pressure drop and the calculation of wall temperature.After half part is about the structure of the design and strength calc ulation,Mainly according to the internal heat exchanger type has been selected fo r equipment partsdesign(Such as to take over，baffle，Spacer pipe，Hook ring，T ube boxEtc）,including: The choice of materials，determine the specific size，Ide ntify a specific date，the calculation of the thickness of the tube plate，the calcu lation of floating head cover and the thickness of the floating head flange，openi ng reinforcement calculation, etc.Keywords: Tube and shell heat exchanger; Floating head heat exchanger;Tub e sheet; Floating head cover; Floating head flange- II -陈寿山：乙醇原料液-釜液换热器设计目录摘要 (I)Abstract ...............................................................................................................................................I I 设计任务书.. (1)第1章前言 (1)第2章设计方案概述和简介 (3)2.1 概述 (3)2.2 方案简介 (3)2.2.1 列管式换热器的分类 (3)2.2.2 设计方案选定 (4)第3章换热器的设计计算 (6)3.1 物性参数的确定 (6)3.1.1 定性温度的确定 (6)3.1.2原料液和釜液在定性温度下的相关物性参数 (6)3.2 换热器设计计算 (6)3.2.1 传热量计算 (6)3.2.2 换热器壳程数及流程 (6)3.3 估算传热面积 (7)3.3.1传热温差 (7)3.3.2 传热面积 (7)3.4传热管排列和分程方法 (7)3.5 壳体相关参数 (9)3.6换热器核算 (11)第4章辅助设备的计算和选型 (14)4.1 拉杆规格 (14)4.2 接管 (14)第5章设计结果汇总表 (15)结论 (16)参考文献 (17)附录：符号说明 (18)致谢 (20)- III -陈寿山：乙醇原料液-釜液换热器设计设计任务书设计题目：乙醇原料液-釜液换热器设计- 1 -陈寿山：乙醇原料液-釜液换热器设计第1章前言机械课程设计是理工科专业学习的一个重要环节，是综合运用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。
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--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。
乙醇-水精馏塔工艺设计与原l料预热器器选型111
乙醇水精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计表7-6 出料管的选择规格名称 接管公称直径Dg接管 外径×厚度接管伸出长度补强圈（内径、外径）规格5056×375100/588 原料预热器选型及计算8.1 试算并初选换热器规格 8.1.1确定流体通入空间两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，且乙醇水的粘度大于热水的，故选择热水走换热器的管程，乙醇水走壳程。
8.1.2 确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式被加热物质为乙醇水，入口温度为30℃,出口温度为82.5加热介质为中压热水，入口温度为C 0160，出口温度为2T （由热量衡算①式得到） 加热水的定性温度：C T m 01562/)152160(=+=乙醇水的定性温度：C t m 025.562/)305.82(=+=两流体的温差：075.9925.56156=-=-m m t T ℃由于两流体温差大于70℃，故选用浮头式列管换热器。
浮头式换热器（如下图8-1）两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。
管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。
在凹型和梯型凹槽之间钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，设浮头法兰为凸型和梯型凸台双密封，分程隔板与梯型凸台相通并位于同一端面的宽面法兰，且凸型和梯型凸台及分程隔板分别与浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相对应匹配，该浮头法兰与无折边球面封头组配焊接为浮头盖，其法兰螺孔与浮头管板的丝孔或螺杆相组配，用螺栓或螺帽紧固压紧浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其垫片，该结构必要时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同时相应变更加大相关零部件的尺寸；另配置一无外力辅助钢圈，其圈体内径大于浮头管板外径，钢圈一端设法兰与外头盖侧法兰内侧面凹型或梯型密封面连接并密封，另一端设法兰或其他结构与浮头管板原凹型槽及其垫片或外圆密封。
浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。
乙醇-水设计
题目：日产100吨乙醇---水精馏塔工艺设计设计任务1.进料液含30%乙醇（质量），其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于90%（质量）。
3.残液中乙醇含量不得高于0.5%（质量）。
4.进料方式：饱和液体进料。
5.采取直接蒸汽加热6.全凝器：列管式换热器，冷却介质循环水，冷却水入口t=20℃，出口t=40℃。
操作条件（1）、精馏塔顶压强2 KPa(表压)。
（2）、单板压降≤0.5 KPa。
（3）、全塔效率：Et≥50%设计内容1 .选定连续精馏流程；2 .塔的工艺计算；3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计：（1）、塔高、塔径及塔板结构的主要参数；（2）、塔板的流体力学验算（仅验算压降）；4 辅助设备选型与计算；5包括全凝器的型号的选用及性能参数6设计结果一览表；7工艺流程图及全凝器主体设备图。
目录一．概述 (1)二．精馏塔设计方案简介 (1)2.1操作压力的选择分析 (2)2.2进料热状况的选择分析 (2)2.3 加热方式的选择分析 (2)2.4 回流比的选择分析 (2)2.5 产品纯度或回收率 (2)2.6 方案的确定 (2)2.7 总述 (2)三．塔的工艺尺寸的计算 (3)3.1 精馏塔的物料衡算 (3)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)3.1.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)3.1.3 物料衡算 (3)3.2 塔板数的确定 (4)N的求取 (4)3.2.1 理论板层数T3.2.2 实际板数的求取 (6)3.3 精馏塔的物性计算 (6)3.3.1精馏段物性计算 (6)3.3.1.1.操作压力计算 (6)3.3.1.2.操作温度计算 (6)3.3.1.3.平均摩尔质量计算 (7)3.3.1.4.平均密度计算 (7)3.3.1.5.液体平均表面张力计算 (7)3.3.2提馏段物性计算 (8)3.3.2.1 操作压力计算 (8)3.3.2.2 操作温度计算 (8)3.3.2.3 平均摩尔量计算 (8)3.3.2.4平均密度计算 (9)四精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)4.1 塔径的计算 (9)4.2 塔高的计算 (10)五塔板主要工艺尺寸的计算 (10)5.1 溢流装置计算 (11)5.2 塔板布置 (12)六.流体力学验算 (13)6.1 塔板压降 (13)七.全凝器的设计 (14)7.1确定物性数据 (14)7.2换热器的初步选型 (14)7.3估算传热面积 (15)7.3.1热流量 (15)7.3.2.平均传热温差 (15)7.3.3.冷却水用量 (15)7.3.4.传热面积 (15)7.4工艺结构尺寸 (16)7.4.1．管径和管内流速 (16)7.4.2．管程数和传热管数 (16)7.4.3.平均传热温差 (16)7.4.4.传热管排列和分程方法 (16)7.4.5．壳体内径 (16)7.4.6．折流板 (17)7.4.7．接管 (17)7.5换热器核算 (17)7.5.1热流量核算 (17)7.5.1.1壳程表面传热系数 (17)7.5.1.2管内表面传热系数 (18)7.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (18)7.5.1.4 传热系数K (19)e7.5.1.4传热面积裕度 (19)7.5.2换热器内流体的流动阻力 (19)7.5.2.1管程流体阻力 (19)7.5.2.2壳程阻力 (20)八.换热器的结果汇总 (21)九.总结 (22)十.参考文献 (23)十一.符号说明 (24)一．概述乙醇~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。
精馏塔进料预热器的设计说明书-预热器课程设计
精馏塔进料预热器的设计说明书姓名：学号：专业班级：高分子材料与工程09-3指导老师：日期：2012年6月29日目录一、前言 (3)二、正文 (11)2.1确定方案 (11)2.2设计计算 (11)2.2.1初选型号 (11)2.2.2结构设计 (14)2.2.3校核 (16)2.2.4强度设计 (18)三、设计结果一览表 (24)四、主要符号说明 (25)五、小结 (25)六、参考文献 (26)摘要随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。
在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
本课程设计以0.6MPa的饱和水蒸气加热初始温度为20摄氏度40%的乙醇水溶液，首先根据进料热状况参数计算出进料温度，即冷流体出口温度，然后按照所规定的工艺条件，通过研究传热机理，计算传热面积，校核传热系数，从而探寻所需的换热器类型和结构，主要根据已选定的换热器类型进行设备内部零件（如接管、折流板、定距管、管箱等）的设计，包括材料的选择、具体尺寸的确定，具体位置的安装、管板厚度的计算、法兰的选择、开孔补强计算等。
通过以上计算，绘制精馏塔进料预热器的工艺流程图和结构图，设计出能满足要求处理量及处理特定物料的换热器。
AbstractWith the status and role of heat exchangers in industrial production,the type of heat exchanger is also a variety of different types of heat exchangers have advantages and disadvantages,and different performance.In heat exchanger design,we should first select the applicable type,and then calculate the heat exchanger heat transfer area required,and determine the size of the structure of the heat exchanger according to process requirements.This course is designed to0.6MPa of saturated steam heating the initial temperature of20 degrees Celsius and40%aqueous ethanol solution,first of all according to the parameters of the feed thermal conditions of feed temperature,the cold fluid outlet temperature,and then follow the required process conditions.by studying the mechanism of heat transfer to calculate the heat transfer area,checking the heat transfer coefficient and thus to explore the type and structure of the heat exchanger,the main heat exchanger type has been selected,the device internal parts(such as take over the baffle from the pipe,pipe boxes,etc.)design,including choice of materials, specifically to determine the size,the specific location of the installation,the calculation of the thickness of the tube plate,flange options,opening reinforcement calculation.Through the above calculation,draw a process flow chart and block diagram of the distillation column feed preheaters,and designed to meet the requirements of processing capacity and processing of specific materials heat exchanger.一、前言换热器（英语翻译：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-管壳式换热器课程设计
乙醇-管壳式换热器课程设计摘要：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 (7)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 (9)3.1确定设计方案 (9)3.1.1选择换热器的类型 (9)3.1.2流动空间及流速的确定 (9)3.1.3 计算总传热系数 (10)3.1.4 计算传热面积 (11)3.1.5工艺结构尺寸的计算 (11)3.1.6 换热器的核算 (13)3.2机械设计 (16)3.2.1换热器壳体壁厚计算及校核 (16)3.2.2 换热器封头的选择及校核 (17)3.2.3 容器法兰的选择 (17)3.2.4管板结构尺寸 (18)3.2.5 管子拉脱力的计算 (18)3.2.6计算是否安装膨胀节 (20)3.2.7折流板设计 (21)3.2.8开孔补强 (21)3.2.9支座 (22)4. 结果与结论 (23)4.1工艺设计结果汇总表 (23)5.收获： (25)6.谢辞 (26)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。
某化工厂乙醇水换热器设计项目实例
某化工厂列管式换热器的设计选型计算实例――――甘肃中远能源动力工程有限公司提供设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。
由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。
根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。
可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。
●初选换热器的规格尺寸◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。
◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 估。
◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。
●计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。
或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。
这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。
●核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。
如果相差较多，应重新估算。
●计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。
即裕度为20%左右，裕度的计算式为：具体计算事例（2009年某化工厂乙醇车间节能改造项目中换热器设计项目）某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表1：设计条件数据物料流量组成（含乙醇量）温度℃操作压力kg/h mol% 进口出口MPa 釜液109779 3.3 145 0.9原料液102680 7 95 128 0.53试设计选择适宜的列管换热器。
燃料乙醇初步设计(说明书)1
第一册自备热电站总目录第一分册说明书第二分册图纸第三分册主要设备材料清册第四分册概算书目录1 概述 (1)2 电力系统部分 (4)3 总图运输部分 (13)4 热机部分 (21)5 运煤部分 (43)6 除灰渣部分 (47)7 化学部分 (53)8 电气部分 (61)9 热工自动化部分 (74)10 建筑结构部分 (80)11 采暖通风及空气调节部分 (94)12 水工部分 (102)13 环境保护部分 (108)14 消防部分 (120)15 劳动安全及工业卫生部分 (130)16 节能能源及原材料 (144)17 施工组织大纲部分 (145)18 运行组织及设计定员部分 (147)附件：1、国家发展计划委员会文件，计产字[2001]437号“国家计委关于吉林60万吨变性燃料乙醇项目可行性研究报告的批复”。
2、国家环境保护总局环审（2001）115号“关于吉林天河酒精有限公司燃料洒精项目环境影响报告书审查意见的复函”。
3、关于自备热电站机、炉设计调整会议纪要（2001年9月20日）。
4、吉林天河酒精有限公司“黑龙江烟煤煤质分析资料”。
5、给“省电院”提供的设计条件变更。
6、电负荷资料（2002年1月17日）。
1 概述1．1 项目概况吉林燃料乙醇有限责任公司燃料乙醇工程是国家“十五”期间规划重点项目，是玉米深加工转化和我国利用可再生资源进行能源结构调整，减轻汽车尾气排放造成环境污染的有效途径。
吉林燃料乙醇工程建设规模30万吨/年，需耗蒸汽：冬季最大359.44t/h；夏季平均287.96t/h（表压1.0MPa）。
因此需有一座与之相配套的热电站。
拟建的热电站位于吉林市西北郊的吉林市经济技术开发区，距市中心20Km以内，厂区地势平坦，濒临第二松花江，厂区附近有吉长、长珲高速公路和吉长铁路，交通十分方便。
建厂条件非常优越。
1．2 设计依据及范围1.2.1 国家发展计划委员会文件，计产字[2001]1437号“国家计委关于吉林60万吨变性燃料乙醇项目可行性研究报告的批复”。
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℃。
项目一：酒精回收生产中的预热器的选用PPT课件
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三、 工业换热方法
2、换热方法类型
（1）间壁式换热
套 管 式 换 热 器
.
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三、 工业换热方法
2、换热方法类型
（1）间壁式换热
固定管板式列管式换热器
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三、 工业换热方法
2、换热方法类型
（2）直接混合换热
冷热两种流体直接接触， 在混合过程中进行热交换。 特点：两流体直接接触， 传热速率快，其传热面积 大，设备简单。伴有传质。 如凉水塔、热水塔。
项目一 酒精回收生产中的预热器的选用
➢素质目标：
1、帮助学生逐步建立工程技术观念，培养学生追求知识、严谨治学、勇 于创新的科学态度和理论联系实际的思维方式； 2、培养学生逐步形成安全生产、节能环保的职业意识和敬业爱岗、严格 遵守操作规程的职业操守； 3、培养学生团结协作、积极进取的团队合作精神。
化工传热过程与控制
.
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四、换热器结构与性能特点
（一）换热器的分类
加热器 按 用 冷却器 途 分 冷凝器 类
蒸发器
按 换
管式
热 面 板式
形
状
特殊形式
.
按 冷 热 直接接触式 流 体 的 蓄热式 传 热 方 间壁式 式
该类换热器使用的最多
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四、换热器结构与性能特点
（二）常用间壁式换热设备
1、管式换热器
（1）列管式换热器
项目三 硝酸钾的产品结晶
评价（考核）方法
（1）过程性考核的内容与要求
表1 过程性考核评分表
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
考核项目
完成项目（任务）的态度 分析和选择能力
乙醇预热器的设计
辽宁科技学院课程设计课程名称：化工原理课程设计题目：乙醇液预热器的设计系部：生物医药与化学工程学院专业：应用化学***名：***班级：应化BG101 学号：********** 指导教师姓名：田景利职称：设计完成时间：2012年1月10日化工原理课程设计任务书1.设计题目：乙醇液预热器的设计2.设计条件：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：设计条件数据（1）处理能力：6000m3/h(标准状况)；（2）设备型式：列管换热器；（3）允许压强降：管程压强降小于10kPa；壳程总压强降小于60kPa。
3.设计计算内容：（1）传热面积、换热管根数；（2）确定管束的排列方式、程数、挡板、隔板的规格和数量；（3）壳体的内径；（4）冷、热流体进、出口管径；（5）核算总传热系数（6）管壳程流体阻力校核。
4.设计成果：（1）设计说明书一份；（2）换热器工艺条件图。
5.设计时间：兩周。
6.参考文献姚玉英等《化工原理》天津大学出版社1999.5柴城敬等《化工原理课程设计指导》天津大学出版社1999.57.设计人：学号：8.设计进程指导教师布置设计题目 0.5天设计方案确定 0.5天工艺计算 1.5天设备计算 3.5天绘图 2.0天编写实践说明书 1.0天答辩 1.0天应用化学教研室2011年12月20日目录任务书说明 (4)一、概述 (5)二、确定设计方案 (6)1、参数的计算 (6)2、换热器型号的选取 (9)3、传热排列方法及壳体内径 (11)4、折流挡板 (12)5、接管 (12)三、总传热系数的核算 (13)1、管程核算 (13)2、壳程核算 (13)3、管壳程压力降核算 (14)4、总传热系数核算对 (16)四、设计结果一览表 (18)五、设计者心得体会 (19)六、主要参考文献 (20)七、主要符号说明 (20)设计装置图（详情参见图纸）任务书说明本课程设计任务是乙醇液预热器的设计。
化工原理课程设计乙醇和水
设计任务书(一) 设计题目：试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。
进精馏塔的料液含乙醇 25% （质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于 94% ；残液中乙醇含量不得高于 0.1% ；要求年产量为17000吨/年。
(二) 操作条件1) 塔顶压力 4kPa（表压）2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa（表压）5) 单板压降≤0.7kPa。
(三) 塔板类型自选(四) 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。
(五) 设计内容1、设计说明书的内容1) 精馏塔的物料衡算；2) 塔板数的确定；3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5) 塔板主要工艺尺寸的计算；6) 塔板的流体力学验算；7) 塔板负荷性能图；8) 精馏塔接管尺寸计算；9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2、设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）；2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。
目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2操作条件和基础数据 (1)2.精馏塔的物料衡算 (1)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)2.3物料衡算 (2)3.塔板数的确定 (2)3.1理论板层数N T的求取 (2)3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2)3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3)3.1.3 求操作线方程 (3)3.1.4 图解法求理论板层数 (3)3.2 塔板效率的求取 (4)3.3 实际板层数的求取 (5)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)4.1操作压力计算 (5)4.2 操作温度计算 (5)4.3 平均摩尔质量的计算 (5)4.4 平均密度的计算 (6)4.4.1 气相平均密度计算 (6)4.4.2 液相平均密度计算 (6)4.5液体平均表面张力计算 (7)4.6液体平均黏度计算 (7)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)5.1塔径的计算 (8)5.1.1精馏段塔径的计算 (8)5.1.2提馏段塔径的计算 (9)5.2精馏塔有效高度的计算 (9)5.3精馏塔的高度计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (10)6.1溢流装置计算 (10)6.1.1堰长lw (10)6.1.2 溢流堰高度hw (11)6.1.3 弓形降液管宽度Wd 和截面积Af (11)6.1.4 降液管底隙高度h o (11)6.2塔板布置 (12)6.2.1塔板的分块 (12)6.2.2边缘区宽度确定 (12)6.2.3开孔区面积计算 (12)6.2.4筛孔计算及其排列 (12)7.筛板的流体力学验算 (13)7.1塔板降 (13)7.1.1干板阻力h c计算 (13)7.1.2气体通过液层的阻力h l计算 (13)7.1.3液体表面张力的阻力hσ计算 (13)7.2液面落差 (13)7.3液沫夹带 (14)7.4漏液 (14)7.5液泛 (14)8.塔板负荷性能图 (15)8.1漏液线 (15)8.2液沫夹带线 (15)8.3液相负荷下限线 (16)8.4液相负荷上限线 (17)8.5液泛线 (17)9.主要接管尺寸计算 (19)9.1蒸汽出口管的管径计算 (19)9.2回流液管的管径计算 (19)9.3进料液管的管径计算 (19)9.4釜液排出管的管径计算 (19)10.塔板主要结构参数表 (20)11.设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)参考文献 (23)1. 设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为分离乙醇—水混合物提纯乙醇，采用连续精馏塔提纯流程。
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。
一种乙醇预热装置[实用新型专利]
![一种乙醇预热装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b7d136501a37f111f0855ba3.png)
专利名称：一种乙醇预热装置专利类型：实用新型专利
发明人：陈诚乐
申请号：CN201820214005.8申请日：20180207
公开号：CN208253982U
公开日：
20181218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及乙醇加工辅助设备技术领域，尤其是一种乙醇预热装置，包括底座，所述底座上固定设有乙醇储罐，所述乙醇储罐一侧底端连接有出液管，所述出液管远离乙醇储罐的一端连接有输送泵，所述输送泵固定在底座上，所述输送泵一侧连接有进液管，所述进液管远离输送泵的一端连接在乙醇储罐上，所述进液管上固定套设有预热管道，所述预热管道上固定有多个固定装置，所述固定装置远离预热管道的一端垂直固定在乙醇储罐上。
本实用新型适用于乙醇在回收过程中的预加热，能够降低蒸发釜的加热负荷，同时具有节约能源、安全性高、成本低等特点。
申请人：盐城国众化工有限公司
地址：224600 江苏省盐城市响水县陈家港化工集中区
国籍：CN
代理机构：北京科家知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：陈娟
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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）。
年产10万吨煤制乙醇生产工艺设计
摘要乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。
近年来，随着乙醇下属产品的开发，特别是乙醇燃料的推广应用，乙醇的需求大幅度上升。
为了满足经济发展对乙醇的需求，开展了10万t/a的乙醇项目。
本设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。
本着符合国情、技术先进和易得、经济、资源综合利用、环保的原则，采用焦炉煤气为原料，低压下利用列管均温合成塔合成乙醇，双塔精馏工艺精制乙醇。
此外，严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。
关键词：乙醇；净化；合成；精馏AbstractEthanol is a kind of extremely important organic raw chemicals, and a kind of fuel, too. It is very important in national economy. In recent years, with the development of the products that are made from methanol, especially the popularization and application of the fuel of ethanol, the demand for the ethanol rises by a large margin. In order to satisfy economic development's demands for methanol, the 100000t/a ethanol project is carried out.The main content of the design process is craft prove, material balance, heat balance etc. The principle of the design is in line with the national conditions, advanced in technology, accessible, comprehensive utilization of resources, as well as economic and environmental. This design mainly adopts the following process: coke oven gas as raw materials, tube average temperature ethanol synthesis reactor at low pressure, the rectification craft of two towers for rectifying ethanol. In addition, controlling of waste emissions strictly, the full use of waste heat, reducing energy consumption, staff safety and health are well considered.Keywords: Ethanol; Purification; Synthesis; Distillation目录摘要 (I)Abstract (I)第1章绪论 (1)1.1 设计的目的和意义 (1)1.2 产品的性质及用途 (1)1.2.1 物理性质 (1)1.2.2 化学性质 (1)1.2.3 产品的用途 (2)1.3 乙醇现状及建厂可行性分析 (2)1.3.1 国内乙醇发展现状及发展趋势 (2)1.3.2 建厂的可行性分析 (3)1.4 合成气制备乙醇的原理与工艺 (4)1.4.1 合成法制备乙醇的原理 (4)1.4.2 乙醇合成的工艺过程 (5)第2章工艺流程选择 (6)2.1 工艺流程简图 (6)2.2 原料气制备方案选择 (6)2.3 净化工艺方案选择 (6)2.4 转化工序 (8)2.5合成气压缩工段 (10)2.6 乙醇的合成 (11)2.6.1 乙醇合成工艺的选择 (11)2.6.2 乙醇合成塔的选择 (11)2.6.3 催化剂的选用 (13)2.7 粗乙醇的精馏 (14)2.7.1 精馏原理 (14)2.7.2 精馏工艺和精馏塔的选择 (15)第3章工艺流程 (18)3.1 原料气净化工艺流程 (18)3.1.1 硫铵 (19)3.1.2 洗脱苯 (19)3.1.3 精脱硫 (20)3.1.4 转化 (20)3.2 乙醇合成流程 (22)3.3 乙醇精馏流程 (23)第4章工艺计算 (24)4.1 乙醇生产的物料平衡计算 (24)4.1.1 合成塔物料平衡计算 (24)4.1.2 粗乙醇精馏的物料平衡计算 (30)4.2 甲醇生产的能量平衡计算 (32)4.2.1 合成塔能量计算 (32)4.2.2 主精馏塔能量衡算 (33)第5章主要设备计算及选型 (36)5.1 甲醇合成塔的设计 (36)5.2 粗乙醇贮槽 (38)5.3 主精馏塔的设计 (39)5.3.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定 (39)5.3.2 塔径的确定 (40)5.4 主精馏塔的选型 (40)5.4.1 壁厚 (40)5.4.2 封头 (40)5.4.3 裙座 (41)5.4.4 接管设计 (41)第6章总结 (43)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (47)第1章绪论1.1 设计的目的和意义由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不可回避的现实问题，寻求替代能源已成为我国经济发展的关键。
列管换热器设计—乙醇处理量
列管换热器设计—乙醇处理量【最新版】目录一、列管换热器的原理及简介二、列管式换热器的种类、应用、设备、工艺参数三、列管式换热器在乙醇处理中的应用四、列管式换热器在乙醇处理中可能出现的问题及解决方法五、结论正文一、列管换热器的原理及简介列管换热器是一种常用的换热设备，它主要由管程和壳程两部分组成。
管程是指在换热器内设置的管束，一般由多根管子平行排列组成，管子内部流动的是热介质，如蒸汽或高温液体。
壳程是指换热器的外壳，一般由冷介质如水或冷却水在壳程内流动。
通过管程和壳程之间的热交换，实现两种介质的温度调整。
二、列管式换热器的种类、应用、设备、工艺参数列管式换热器有多种类型，常见的有浮头式、U 型管式、固定式等。
根据不同的应用场景，选择合适的列管式换热器。
例如，在乙醇蒸气冷凝过程中，可以选择浮头式或 U 型管式列管换热器。
列管式换热器的设备主要包括管束、壳体、进出口管道、支撑结构等。
工艺参数主要包括热负荷、冷负荷、流速、温差等。
在设计过程中，需要根据具体工艺要求和设备选型，合理确定这些参数。
三、列管式换热器在乙醇处理中的应用在乙醇处理过程中，需要对乙醇蒸气进行冷凝。
这时，可以选择列管式换热器作为冷凝器。
乙醇蒸气在列管换热器中与冷却水进行热交换，使其温度降低，最终冷凝为液态乙醇。
在这个过程中，需要合理设计列管换热器的结构和参数，以保证冷凝效果和设备运行的安全性。
四、列管式换热器在乙醇处理中可能出现的问题及解决方法在使用列管式换热器进行乙醇蒸气冷凝过程中，可能会出现一些问题，如管子堵塞、换热效果差、设备磨损等。
为了解决这些问题，可以采取以下措施：1.定期对列管换热器进行清洗，防止管子堵塞；2.优化列管换热器的结构和参数，提高换热效果；3.选择合适的材料和涂层，减小设备磨损。
五、结论列管式换热器在乙醇处理中具有重要作用，可以实现乙醇蒸气的有效冷凝。
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化工原理课程设计说明书题目：乙醇—水精馏塔预热器的设计学院：海洋学院班级：食品本姓名： XXX X学号： 11XXXXXXXX指导老师： XX时间： 2014年6月日目录设计任务书 (3)一、概述 (4)二、确定设计方案 (5)1、参数的计算 (5)2、换热器型号的选取 (8)3、传热排列方法及壳体内径 (9)4、折流挡板 (9)5、接管 (9)三、总传热系数的核算 (10)1、管程核算 (10)2、壳程核算 (10)3、管壳程压力降核算 (11)4、总传热系数核算对 (13)四、设计结果一览表 (15)五、设计者心得体会 (16)六、主要参考文献 (17)七、主要符号说明 (17)设计任务书本课程设计任务是乙醇——水预热器的设计。
是利用塔釜液对原料液进行加温。
设计数据及条件（1）生产能力：年处理乙醇—水混合液6000t（开工率300天/a，24h/d）；（2）原料：乙醇含量为50%（质量）的常温25~35℃液体；（3）产品浓度/%(质量)：94（4）塔顶乙醇含量不低于99.8%（质量）；（5）塔底乙醇含量不高于0.2%（质量）。
（6）设备型式：列管式换热器；（7）允许压强降：管程压强降小于10kPa；壳程总压强降小于60kPa。
设计计算内容（1）传热面积、换热管根数；（2）确定管束的排列方式、管程数、挡板、隔板的规格和数量；（3）壳体的数量；（4）冷、热流体进、出口管径；（5）核算总传热系数；（6）管壳程流体阻力校核。
设计成果（1）设计说明书一份；阐明设计特点，列出主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型做出技术上和经济上的论证和平价。
应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所得物性数据很实用的经验公式图表应注明来历。
（2）预热器的装配图一张（A1图纸）。
一、概述换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。
按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
使用最为广泛的列管式换热器把管子按一定方式固定在管板上，而管板则安装在壳体内。
因此，这种换热器也称为管壳式换热器。
常见的列管换热器主要有固定管板式、带膨胀节的固定管板式、浮头式和U形管式等几种类型。
在进行换热时一种流体由封头的连结管处进入，在管内流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程。
另一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列管式换热器。
按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：固定管板式换热器结构特点：固定管板式换热器适用于管壁与壳壁温差≤50℃的场合。
当温差在50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置或考虑其他结构。
U型管式换热器结构特点：换热器中的每根管子都弯制成U形，进口、出口分别安装在同一管板的两侧，由于仅一块管板，管子在受热或冷却时可以自由伸缩。
填料函式换热器结构特点：结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形自由，不产生热应力。
管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方便。
浮头式换热器结构特点：管束可以拉出，以便清洗，管束的膨胀不变壳体约束因而当两种换热器介质的温差大时不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。
其缺点是结构复杂，造价高，比固定管板高20%。
在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。
浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。
利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要，同时也节约能源和成本。
下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器。
二、确定设计方案2.1参数的计算 (a)热流量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q 。
平均温度t m =(30+86.5)/2=58.3℃ 分别查的乙醇、水的物性为：物性常数以上表上混合的各物性数据分别由下式求得。
混合物粘度μm 3/1223/1113/1m μμμx x +=混合物热导率λm )(9.02211ωλωλλ+=m混合物密度ρm 2211///1ρωρωρ+=m混合物平均定压比热容C p,m 22,11,,ωωp p m p C C C +=式中x i 为组分i 的摩尔分数，ωi 为组分i 的质量分数.其他符号意义同前。
所需要的热流量)(05.112,,c c c p c s t t C m Q -==)305.86(782.33.84005.1-⨯⨯⨯=hKJ /10819.15⨯=50.5kW(b)确定釜液出口温度t h2假设t h2 =75℃ 则定性温度为902/)75105(2/)(21=+=+=h h m t t t ℃ 由t m 可查得乙醇、水物性，亦由以上公式分别求得釜液的物性为：组分 物性 粘度μ/Pa ·s 热导系数λ/W/(m ·℃)密度ρ/kg/m 3定压比热容C p /kJ/(kg ·℃)乙醇 2.57×10-4 0.143 715.5 3.410 水 2.59×10-4 0.685 951.0 4.179 混合物2.475×10-40.548886.54.067由热流量衡算得)067.41..462/(10819.1105/5,,12⨯⨯-=-=hp h s h h C m Q t t=64℃V s1=462.1/886.5=0.52m 3/h V s2=840.3/865.9=0.97m 3/h（C ） 换热器壳程数及流程a. 换热器的课程数N s对于无相变的多管程的换热器壳程数的确定，是由工艺条件，即冷、热物流进出口温度，按逆流流动给出传热温差分布图如图4-71所示，采用图解方法确定壳程数s N 。
如图可见，所用水平线数为2，故选取该换热器的壳程为2。
其处理办法，或在一壳体内加隔板或选用两个单壳程的换热器，显然后者比较方便。
故选用两台相同的换热器。
b. 流程规定冷、热流体的物性及流量均相近。
为减少热损失，先选择热流体（釜液）走管程，冷流体（原料液）走壳程如下图所示。
逆流时平均传热温差：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----=∆30645.86105ln /)]3064()5.86105[(ln /)]()[(12211221'c h c h c h c h mt t t t t t t t t=25.4由于壳程中装有折流挡板，其换热器的实际平均传热温差应当在逆流传热温差 的基础上，进行如下校正：75.030105305.8672.0305.866410511121221=--=--==--=--=ch cc cc hh t t t t P t t t t R根据上述两式结果，查《化工原理第三版》第153页，图5-19（b ） 得到：84.0=∆t ε，于是得传热温差的校正值为 3.184.2572.0'=⨯=∆⋅=∆∆m t m t t ε℃由于计算总传热面积A 需要知道总传热系数K ，而传热面积不确定的情况下，换热器的结构也无法确定。
因此，实际总传热系数K 也无法知道。
所以根据生产实践中不同种类的流体间换热的总传热系数的经验值，初选一个总传热系数。
根据冷、热流体在换热器中有无相变化及其物性等，选取传热系数K=800w/(m 3·℃），于是可求所需传热面积A 为：mt K QA ∆=2352.43.1836008001010819.1m =⨯⨯⨯⨯=2.2换热器型号的选取 根据传热温差的大小，传热介质的性质以及结垢、清洗要求等条件选择适宜的换热器，为保证传热时流体适宜流动状态，还需估算管程数。
由于温差较小，所以采用采用固定管板式换热器为宜。
选用的换热管为Φ25mm ×2.5mm 。
若选用6m 长的管子，则所需要总管数为： s m m V h h s hm /00015.05.88636001.4623,,=⨯==ρ设乙醇液在管内流速为0.5m/s,则单管程所需要的管子根数n根.9)5.002.0/(00015.04422,≈⨯⨯==ππn u d nV ii h m 设单台换热器的传热面积为A ，则单台传热面积为m1.3)025.092/(2.4)2/(2/00'=⨯⨯====πππL d n A L L d n A A选取的管长为6m,则管程数N p 为52.00.6/1.3/===lL Np故应选取管程数为 1.根据以上确定条件按换热器标准系列，初步选取型号为G800-II-16-225固定管板式换热器两台，其主要性能参数如下： 壳体内径 800mm 公称直径 800mm 公称压力 1.6MPa 公称面积 225m 2 计算面积 227m 2 管程数 2管长 6000mm 管子规格 5.225⨯Φ 排列方式 ∆ 管间距 32mm 管数 488根 折流板数 18 壳程数 12.3 传热排列方法及壳体内径采用组合排列法，即每管程均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。
取管心距025.1d t = 则有： mm mm mm d t3225.312525.125.10≈=⨯==隔板中心到离其最近一排管的中心距离：mm mm mm tS 2261662=+=+=各程管相邻管的管心距为44mm则壳体内径，采用多管程结构，进行壳体内径估算，取管板利用率η=0.87，则壳体内径： mm N t D Ti 79687.04883205.1·05.1=⨯⨯==η取内径D i = 800mm 2.4 折流挡板采用弓形折流板，折流挡板的间距h 取壳体内径的0.2—1.0倍，在这里取0.4倍。
m mm mm D h i 32.03208004.04.0==⨯== 管子呈正三角形排列。
则折流挡板的个数为：块18119132.061=-=-=-=mm h L N B 折流板圆缺面水平装配。
2.5接管壳程流体进出口接管，内径为： ..148.00053.014.300015.04··40,1=⨯⨯==u v d cm π取标准管径为 150mm 。
管程流体进出口接管，内径为： 165.000452.014.300013.04··4,2=⨯⨯==ihm u v d π取标准管径为 170mm 。
三、总传热系数的核算根据以上数据可分别求出管程和壳程流体的流速及雷诺数 按以上数据可分别求出管程和壳程流体流速及雷诺数 1管程：（1） 流通截面积22200766.002.04248842m d n A i =⨯⨯=⨯⨯=ππ式中 n 为总管数。
（2） 管内流速s m A V u is i /0045.00766.03600468.1236001=⨯=⨯=式中 i u －管程流速m/s ； i m －釜液流速kg/h ； i ρ－釜液平均密度3/m kg (3)管内雷诺数 7..1061710475.25.886148.002.0Re 4=⨯⨯⨯==-h h i i i d u μρ 式中 i d －管内直径，m ； i μ－釜液平均粘度，s pa ⋅ ；2.壳程：选折流板间距 B=300mm (1)壳程流通截面积200525.0)32251(8.03.0)1(m t d BD S i =-⨯⨯=-=式中 i D －壳体内径，m ；0d －管外径，m ； t －管间距，m 。