化工原理课程设计(原料预热器①)
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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_____________________________________________ 0
1.精馏塔物料衡算 _____________________________________________________________ 0
2.冷凝器物料衡算及热量衡算 ___________________________________________________ 5
3.产品冷却器物料衡算及热量衡算 _______________________________________________ 7
4.原料预热器（1）的物料衡算及热量衡算________________________________________ 8
5.原料预热器（2）的物料衡算及热量衡算________________________________________ 9
6.再沸器的物料衡算及热量衡算 ________________________________________________ 10
7.物料衡算汇总表 ____________________________________________________________ 11
8.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）________________________ 14
1.初选原料预热器（1）规格 ___________________________________________________ 14
2.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________________________________ 22
1.管程结构 __________________________________________________________________ 22
2.壳体结构 __________________________________________________________________ 23
3.其他主要附件 ______________________________________________________________ 23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 min
7、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%/46.07
95%/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 M
D M h
=
⨯⨯
()7
371042.7433024206.79/8.83810/h kmol h kg h
⨯=
⨯⨯==⨯
由乙醇回收率99.5%D
F
DX FX η=
=得：
206.790.8814
0.28120.995651.42/D F DX F X kmol h
η
=⨯=
⨯=
4
651.4225.9116878.29/1.68810/F kg h
kg h =⨯=≈⨯
流率W ：
651.42206.79444.63/W F D
kmol h
=-=-= 塔底残液摩尔分率：
3651.420.2812206.790.8814444.63
2.0610F D
W 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 3444.6318.08
8038.91/8.04010/W kg h kg h
=⨯=≈⨯ 计算R min