甲醇冷凝器设计计算部分
甲醇冷凝器设计计算
甲醇冷凝器设计计算在甲醇生产过程中，甲醇冷凝器是一个非常重要的设备。
它的主要功能是冷却甲醇蒸汽，使其凝结成液体。
在设计和计算甲醇冷凝器时，需要考虑一些关键参数，如冷却介质的温度、流量以及甲醇蒸汽的压力等。
下面将详细介绍甲醇冷凝器的设计计算过程。
首先，需要确定甲醇冷凝器的工作条件。
这包括甲醇蒸汽的进口温度和压力，以及冷却介质的出口温度和流量。
在这里，我们假设甲醇蒸汽的进口温度为110℃，压力为0.5MPa，冷却介质的出口温度为30℃，流量为5t/h。
接下来，需要根据冷却介质的温度和流量，以及甲醇蒸汽的压力，计算出甲醇冷凝器的冷却面积。
这可以通过以下公式计算：Q = U × A × ΔTlm其中，Q为传热量，U为传热系数，A为冷却面积，ΔTlm为对数平均温差。
传热系数U可以通过经验公式进行估算，如Dittus-Boelter公式：Nu=0.023×Re^0.8×Pr^0.33其中，Nu为努塞尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数。
雷诺数和普朗特数可通过以下公式计算：Re=ρ×v×Dh/μPr=μ×Cp/k其中，ρ为流体密度，v为流体速度，Dh为流动直径，μ为动力粘度，Cp为恒压比热容，k为热导率。
此外，对数平均温差ΔTlm可以通过以下公式计算：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1为冷却介质的进口温度与甲醇蒸汽的出口温度之差，ΔT2为冷却介质的出口温度与甲醇蒸汽的进口温度之差。
利用以上公式，可以计算出甲醇冷凝器的冷却面积A。
根据具体参数，可以得出甲醇冷凝器的冷却面积为100m²。
最后，需要根据甲醇冷凝器的冷却面积和其他设计要求，选择合适的设备型号和尺寸。
这包括选择合适的换热管和冷却塔等设备，以及确定其数量和尺寸。
需要注意的是，以上只是甲醇冷凝器设计计算的基本步骤和方法。
实际的设计过程中，还需要考虑到具体工艺要求、安全性和经济性等因素。
ASPEN详细算例-甲醇、二甲醚、水-课程设计
《化工过程数学模型与计算机模拟》课程案例研究之一甲醇→二甲醚 + 水前言概念设计又称为“预设计”，在根据开发基础研究成果、文献的数据、现有类似的操作数据和工作经验，按照所开发的新技术工业化规模而作出的预设计，用以指导过程研究及提出对开发性的基础研究进一步的要求，所以它是实验研究和过程研究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。
概念设计不同于工程设计，因而不能作为施工的依据，但是成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且又可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。
即使一个很普通的单一产品的生产过程，也可能有104～109个方案可供选择。
如何从技术、经济的角度把最有希望的方案设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛。
概念设计是设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究之后。
对开发项目作出一种设想的方案，其主要内容包括：原料和成品的规格，生产规模的估计，工艺流程图机简要说明，物料衡算和热量衡算，主要设备的规模，型号和材质的要求，检测方法，主要技术和经济指标，投资和成本的估算，投资回收预测，三废治理的初步方案以及对中试研究的建议。
随着计算技术和计算机技术的发展,化工流程过程模拟软件也越来越成熟，计算机辅助设计也日趋广泛。
在进行概念设计时，采用流程系统模拟物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化业越来越普遍。
本文采用国际上最成功和最流行的过程模拟软件之一的ASPLEN PLUS作为辅助设计的主要工具。
与过程有关的物料和能量的衡算基本上有该软件给出，并从设计流程计算的收敛与否来检验该流程是否可行。
本文通过概念设计，其目标是寻找最佳工艺流程（即：选择过程单元以及这些单元之间的相互连接）和估算最佳设计条件。
采用分层次决策的方法和简捷设计能消去大量无效益的方案。
本文按照以下基本步骤进行设计计算：1. 间歇对连续；2. 流程图的输入−输出结构；3. 流程图的循环结构；4. 分离系统的总体结构；a. 蒸气回收系统；b. 液体回收系统。
甲醇精馏蒸发式水冷器技术条件
(3)操作弹性：60~120%
7．杂醇冷却器
1)进出杂醇冷却器杂醇：
操作温度：95℃~ 40℃
操作压力：0.03MPa(g)
流量：120~150kg/h
组成：
组分
H2O
CH4OH
杂醇
Σ
wt%
41.5
35.8
22.7
100.00
(2)换热器允许压降：≤0.015MPa
（3）给出供货范围、备品备件清单、成套设备价格提供公用工程消耗量及特殊规格要求。
（4）提供设备总装图、占地面积、安装要求，并指导安装
（5）给出供货范围、备品备件清单、成套设备价格
五.接管要求：
对外接管采用法兰连接，连接标准为HG20615-97,法兰类型WN，密封面型式RF。
操作温度：75℃~ 50℃
操作压力：0.05MPa(g)
流量：9810kg/h，6760.0Nm3/h
组成：
组分
H2
CO
CO2
CH4
N2
H2O
CH3OH
C2H6O
Σ
wt%
48ppm
226ppm
3.5
263ppm
200ppm
94.6
1.8
100.00
(2)换热器允许压降：≤0.015MPa
(3)操作弹性：60~120%
详细设计
编制PREP
编号NO.
版次REV
校核CHECK
审核APPR
第5页OF共5页
（5）日照、蒸发
全年日照小时数：
12月份日照小时数：
6月份日照小时数：
全年平均蒸发量：.mm
（6）地温、冻土
甲醇装置预精馏塔Aspen模拟任务书
甲醇装置预精馏塔Aspen模拟任务书一、模拟计算依据：1、原料处理量：学号后三位XXX × 100 kg/h；2、粗甲醇液进料组成如表1所示(质量分数)；进料条件为：液相进料温度60℃，进料压力140kPa，塔顶（分凝器气相出料）冷凝器压力130kPa，再沸器压力150kPa；3、分离要求：塔顶甲酸甲酯摩尔回收率为99.99%，塔顶甲醇摩尔回收率为0.7%。
4、物性方法：BWRS表1 进料组成表二、任务1、按计算依据，用简捷法（DSTWU模块）模拟计算预精馏塔以分离粗甲醇中的轻组分（建议实际回流比取最小回流比的1.5倍）。
2、在简捷模拟计算中，通过回流比随理论板数变化曲线，确定适宜回流比、理论板数。
及相应的进料位置、塔顶产品与进料的摩尔流量比（D/F)、最小回流比、最小理论板数、实际理论板数、进料位置以及塔顶温度。
3、根据简捷计算的结果，利用严格法（RadFrac模块）对预精馏塔进行严格计算，进料条件、冷凝器形式、冷凝器压力、再沸器压力、再沸器采用釜式再沸器、产品纯度要求以及物性方法与简捷法相同，用严格法核算任务2中的结果（简捷计算结果）是否达到回收率要求。
4、通过严格法（RadFrac模块）设计规定功能，调整回流比、馏出与进料量比以达到分离要求；5、通过Aspen灵敏度分析功能，在严格法中求取回流比随理论板数据的变化曲线，重新确定适宜回流比、理论板数。
6、绘制塔内温度分布曲线、塔内液相质量组成分布曲线、塔内的气相组成分布曲线。
7、书写模拟报告。
以下为选做部分（评优学生必做）6-1、通过Aspen灵敏度分析功能，在严格法中求取进料板位置与再沸器热负荷的关系曲线，重新确定进料板位置。
6-2、设实际塔板的塔板默弗里效率为60%，在严格法中重新设定塔板数、进料板位置；然后在严格法中初步设定塔板类型为浮阀，查看塔板的水力学性质；6-3、对塔进行校核计算，确定塔的结构尺寸、水力学性能、负荷性能。
甲醇精馏系统设计总结
甲醇精馏系统设计总结甲醇精馏系统是一种常见的化工装置，在化工生产中起着至关重要的作用。
通过对甲醇精馏系统的设计总结，我们可以深入了解甲醇精馏系统的工艺特点、设计考虑要点以及系统运行中可能遇到的问题，并为今后类似系统的设计和优化提供参考。
本文将从以下几个方面对甲醇精馏系统进行总结。
一、甲醇精馏系统概述甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于有机合成、塑料加工等领域。
甲醇的制备过程中，需要对甲醇进行精馏，去除其中的杂质，得到纯度较高的甲醇产品。
甲醇精馏系统一般包括进料系统、精馏塔、冷却系统、浓缩系统和产品收集系统等组成。
二、甲醇精馏系统的设计考虑要点1. 精馏塔的选择：精馏塔是甲醇精馏系统中最核心的部分，选取合适的精馏塔对系统的性能有着重要影响。
在选择精馏塔时，需要考虑流体性质、流量、操作压力和温度等因素，以确保精馏塔能够满足系统的要求。
2. 进料预处理：为保证甲醇精馏系统的正常运行，必须对进料进行适当的预处理。
预处理主要包括沉淀、过滤和脱水等步骤，以去除其中的杂质和水分。
3. 热力学计算：在甲醇精馏系统设计过程中，需要进行热力学计算，以确定塔板塔压、回流比和冷凝温度等参数。
这些参数的选择直接影响系统的能耗和产品质量。
4. 冷却系统设计：冷却系统在甲醇精馏系统中起着非常重要的作用，可以将蒸汽冷凝为液体，从而促使精馏塔中的溶质凝聚。
在冷却系统的设计中，需要考虑冷凝器的换热面积、冷却介质的选择以及冷凝水的排放等问题。
5. 安全措施：在甲醇精馏系统设计过程中，必须重视安全问题。
甲醇具有易燃、易爆和有毒的特性，因此需要在系统设计中考虑到这些特点，合理配置防爆设备和防火措施，并确保系统在运行中具有良好的安全性能。
三、甲醇精馏系统设计中可能遇到的问题1. 能耗高：甲醇精馏系统在操作过程中容易产生大量废热，导致能耗较高。
为了解决这个问题，可以采取适当的措施，如增加热耗散装置和优化换热设备等。
2. 运行不稳定：甲醇精馏系统的精馏塔易受到进料质量波动的影响，容易出现运行不稳定的情况。
高效甲醇精馏冷凝器生产试验小结
冷却 风机
开 １台
１ ． ６ ５Ａ
冷 却风机 电流
闪蒸槽
１５ｍ３ ． ，１台。
（）产品质量分析 ３
外观
色度
该高效冷凝器安装于我公司精醇工段循环水 泵房原高位凉水塔位置 （ 原凉水塔拆 除） ，其与 回流槽 的位差 与原列 管式 冷凝器基 本相 同 ，流程 上 除增加 回流 管线外 ，对原 有的 放空管 线也进行
冷 凝器 设计 时选用 的是 卧式 列管 式冷凝 器 ，存在 传 热效 果较 差 ，耗 水量 大 的问题 ；而冷 却水 水质
凝气体走壳程 ，有一定的放空空间；而蒸发式冷 凝器 冷凝气 体 走管 内 ，放 空空 间 较小 ，有 可能使
轻馏分 来不 及分 离脱 除 ，因此 ，有 必要 在 预塔 冷 凝器 出 口设 置一 闪蒸 段 ，让轻 组分 在此 闪蒸 ，从 而有 利于轻 馏分 的脱 除 。 为此 ，公 司组织 技术 人员 对 甲醇精 馏蒸 发冷 凝 进行 了周 密 的工艺 计算 ，确 定 了改造 流 程 ，并
差、硬度高使冷凝器易结垢堵塞更加剧 了这一问 题 ，夏 季或水 处理 状况 不好 时 问题 尤 为严重 。为
了解 决 甲醇精 馏冷 凝器 用水 量大 ，易结 垢堵塞 的 问题 ，公 司决 定对 其 中 １ 甲醇 精馏冷 凝 系统 进 套
行改 造 。
与石家庄天人化工设备有限公司合作 ，设计制造 了不锈钢波纹管 甲醇高效冷凝器，用以取代原列 管式冷 凝器 ，同时对 原 甲醇精馏 流 程做 了适 当的 改进。改进后不锈钢波纹管高效冷凝器主、预塔 合一 ，高效 甲醇冷 凝器 按 单 套装 置年 产 ３ ｔ ０ｋ 精
甲醇设 计 。该 冷凝 器采 用无 填料 冷却 方式 ，即管
冷凝器蒸发器设计计算
冷凝器蒸发器设计计算冷凝器和蒸发器是热交换器中的两个重要部分，用于实现液体的冷凝和蒸发过程。
在冷凝器和蒸发器的设计计算中，需要考虑多个参数，如传热面积、传热系数、温度差、流体流速等。
首先，我们来看冷凝器的设计计算。
冷凝器是将气体或蒸汽冷凝为液体的设备。
在冷凝器的设计计算中，我们需要考虑的主要参数有传热面积和传热系数。
传热面积的大小决定了冷凝器的传热能力。
一般来说，传热面积越大，冷凝能力越强。
传热面积的计算可以通过以下公式进行估算：A=Q/(U×ΔTm)其中，A为传热面积，Q为冷凝能力，U为传热系数，ΔTm为平均温度差。
传热系数是冷凝器设计中另一个重要的参数。
传热系数表示单位面积的传热能力，取决于冷凝器的设计、材料、流体性质等因素。
在设计计算中，可以通过查表获得相应的传热系数。
另外，还需要考虑冷凝器的温差和流体流速。
温差是指工作介质的饱和温度和冷凝温度之间的差值，影响着传热过程中的温度梯度。
流体流速则会影响冷凝器的阻力和压降。
接下来，我们来看蒸发器的设计计算。
蒸发器是将液体蒸发为气体的设备。
在蒸发器的设计计算中，我们也需要考虑传热面积和传热系数。
同样，传热面积的大小决定了蒸发器的传热能力，可以通过上述公式进行估算。
传热系数对于蒸发器的设计同样重要。
传热系数表示单位面积的传热能力，取决于蒸发器的设计、材料、流体性质等因素。
也可以通过查表获得相应的传热系数。
除了传热面积和传热系数，还需要考虑蒸发器的温差和流体流速。
温差是指工作介质的饱和温度和蒸发温度之间的差值，影响着传热过程中的温度梯度。
流体流速同样会影响蒸发器的阻力和压降。
在冷凝器和蒸发器的设计计算中，还需要考虑其他一些因素，如材料的选择、外部环境温度、工作介质的流动性质等。
这些因素都会对设计结果产生一定的影响，需要进行综合考虑。
综上所述，冷凝器和蒸发器的设计计算需要考虑传热面积、传热系数、温度差、流体流速等多个参数。
通过合理的设计计算，可以实现冷凝和蒸发过程的高效运行，提高设备的性能和效率。
甲醇精馏工艺设计设计及计算
2. 甲醇精馏工艺设计设计及计算2.1 操作条件1. 粗甲醇组成（wt%）2. 技术指标精甲醇收率≥99.6%；精甲醇浓度≥99.95%；蒸汽消耗≤1.2吨/吨精甲醇；循环水消耗≤60吨/吨精甲醇；废水中甲醇含量＜50ppm;电耗≤4度/吨精甲醇；全塔压降≤8/10/10/10kPa。
3. 粗甲醇进料量按年30万吨精甲醇计算，而粗甲醇中含甲醇量为90.5%。
年工作日按7200小时计，则精甲醇每小时产量为300000/7200=41.667 t/h =41667 kg/h每小时所需粗甲醇的量41667/0.905=46040.88 kg/h2.2预精馏塔工艺计算2.2.1 物料衡算1. DSTWU简捷计算通过DSTWU简捷计算确定完成分离要求的理论板数和回流比。
图2.1 预塔DSTWU简捷计算流程图（1）设置模拟参数①定义流股条件：②定义单元模型(Blocks)定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio) 输入-1.2定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure) Condenser 1.35 barReboiler 1.43 bar 定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)轻关键组分(Light key)：Comp CH3OCH3Recov 0.990重关键组分(Heavy key)：Comp CH3OHRecov 0.008 定义冷凝器类型(Condenser specifications)：选择Total Condenser ( Distillate vapor fraction：0 )③确定物料计算方法Base method：NRTL-RK（2）模拟结果表2.2 预塔模拟结果表2.3 预塔模拟结果2.3加压精馏塔工艺计算2.3.1 物料衡算1. DSTWU简捷计算图2.2 加压塔DSTWU简捷计算流程图（1）设置模拟参数①定义流股条件②定义单元模型(Blocks)定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio) 输入-1.5定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure) Condenser 800kPa barReboiler 810kPa 定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)轻关键组分(Light key)：Comp CH3OHRecov 0.5重关键组分(Heavy key)：Comp H2ORecov 0.001 定义冷凝器类型(Condenser specifications)：选择Total condenser ( Distillate vapor fraction：0 )③确定物料计算方法Base method：NRTL-RK（2）模拟结果表2.4 加压塔模拟结果表2.5 加压塔塔模拟结果因此，理论板数取25块，第18块进料，回流比为1.87。
化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计
- -- 郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (3)1.5.回流方式 (3)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (4)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (6)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (8)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (12)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (13)4.1气液相体积流率 (13)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (13)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (14)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (15)5.1 溢流装置的计算 (15)5.1.1 堰长 (15)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (16)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (17)第六章板式塔得结构与附属设备 (25)6.1附件的计算 (25)6.1.1接管 (25)6.1.2 冷凝器 (30)6.1.3再沸器 (30)第七章参考书录 (31)第八章设计心得体会 (31)第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。
年产6万吨甲醇双塔精馏装置设计
设计内容
（1）单元操作流程设计 ①单元操作方案选择及论证。根据指定的设计任务，查阅相关的资料，对可用
的生产工艺进行比较，筛选出技术先进、经济合理、安全可靠的操作流程 。绘制出工艺流程简图，并对之进行详细说明。 ②物料及热量衡算计算。要求对过程中涉及到的物料平衡和能量平衡全部采用 手工计算，不得使用各种模拟软件（如Aspen等）； ③编制物料及热量平衡计算书； ④绘制物料流程图（PFD）。 （2）设备的工艺设计计算 ①过程中所出现的各种设备（包括管线）均采用手工进行工艺设计计算，不得 使用各种模拟软件（如Aspen等）获得结果，并编制详细的计算说明书； ②过程中的机、泵可作为标准设备出现，但要根据计算结果，进行选型说明； ③编制设备一览表。 （3）绘制工程图样 ①工艺流程简图一张； ②物料流程图（PFD）一张，要求对管道进行标注； ③主体设备装配图一张，其他附属设备使用条件图，不绘制3D效果图。
塔板数的确定
图解法求理论塔板层数 可求得结果为 总理论塔板数NT为14块(包括再沸器) 进料板位置NF为自塔顶数起第5块
理论板层数NT的求取 精馏段实际塔板数 7块 提馏段实际塔板数 17块
理论塔板数 块 14
精馏段实际塔 板数 块
7
实际塔板数 块 24
提馏段实际塔 板数 块
17
m3 / S
塔塔，径塔，板效率的计算
设计任务书
一、设计题目
拟建立一座板式精馏塔将生产过程中粗甲醇提浓精制，要求： 塔顶的甲醇含量不小于95%(质量分数)，塔底的甲醇含量不大于 0.5 %(质量分数) 。
原料液含甲醇质量分数为50%，原料液温度：常温，料液的 处理量为60000 吨/年，每年实际生产天数：300天。
二、操作条件
冷凝器计算
冷凝器的功能是把由压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷凝成液体，把制冷剂在蒸发器中吸收的热量（即制冷量）与压缩机耗功率相当的热量之和排入周围环境中。
因此，冷凝器是制冷装置的放热设备，其传热能力将直接影响到整台制冷设备的性能和运行的经济性。
冷凝器按其冷却介质可分为水冷式、空冷式和水/空气混合式。
由于空冷式冷凝器使用方便，尤其适合于缺水地区，在小型制冷装置（特别是家用空调）中得到广泛应用。
空冷式冷凝器可分为强制对流式和自然对流式两种。
自然对流式冷凝器传热效果差，只用在电冰箱或微型制冷机中。
下面仅讨论强制对流式冷凝器。
二、强制对流空气冷却式冷凝器的结构及特点强制对流空气冷却式冷凝器都采用铜管穿整体铝片的结构（因此又称管翅式冷凝器）。
其结构组成主要为——U形弯传热管、翅片、小弯头、分叉管、进（出）口管以及端板等（如图1），其加工工艺流程如图2。
一、空气流量环境温度Tair=35，35℃进出口温差ΔT=10℃，空气进口温度Ti=35℃，空气出口温度T0=45℃，冷凝器中的平均温度Tm=40℃；空气的密度ρm=1.092Kg/m3；空气的定压比热Cp=1.01E+03J/（KgK）；冷凝器的热负荷Qk=77000W；空气的体积流量Vair=6.96E+00m3/S二、结构初步规划选定迎面风速Wf=2.5m/s沿气流方向的排数nl=3冷凝器采用正三角*排翅片厚度δf=0.190.19mm 翅片节距Sf=1.8；1.8mm翅片管的纵向距离S1=25mm；翅片管的横向距离S2=21.65mm；翅片管的基管直径Db=9.9mm；单位管长翅片面积Ff=0.515902389m2；单位管长翅片间基管面积Fb=0.0278047m2；单位管长翅片管的总面积F0=0.543707089m2；翅片管的中性面的直径Dm=9.1mm；单位管长内螺纹管的中性面表面积Fm=0.028574m2；翅片管的的内径Di=8.68mm；内螺纹管的内表面积Fi=0.0272552m2；翅化系数β=F0/Fi19.94874699 ；最小截面与迎面截面面积之比0.540244444；最小截面的风速Wmax=4.627534861m/s；冷凝器的当量直径Deq=2.909754638mm由冷凝器的平均温度Tm，查空气的物性参数动力粘度νf=1.75E-05m2/s导热系数λf=0.0264W/（Mk）密度ρf=1.0955m3/K g故雷偌数Ref=7.69E+02长径比L/Deq=22.32146971 对于平套片管空气的换热系数A=0.518-0.02315*L/Deq+0.000425*（L/Deq）^2-3E-6*(L/Deq)^3 A=0.179648497C=A*（1.36-0.24*Ref/1000）2.09E-01n=0.45+0.0066*L/Deq0.5973217m=-0.28+0.08*Ref/1000-2.18E-01 对于*排换热系数比顺排高10%则α0=1.1*0.02643*C*Refn/Deq*（L/Deq）^m5.62E+01W/(M2k) 对于*排管簇L=S125mmB=S221.65mmρ=B/Db2.186868687ρ'=1.27*ρ*(L/B-0.)^0.52.56768664h'=Db*(ρ'-1)*(1+0.35*lnρ')/20 .010321268m=(2α0/(λf*δf))^0.553.99064795故翅片的效率ηf=th（mh’）/mh0.907911856表面效率ηs=1-Ff/F0（1-ηf）0.912621162 计算管内的换热系数αi假设壁温Tw=50.5℃液膜平均温度Tm=52.25温度rs1/4Bm4020.19271.655019.81166.84Tm19.7252865.75775 管内换热系数αi=0.683*rs1/4*Bm/di1/4*(Tk-Tw)-1/4 忽略铜管管壁和接触热阻,由管内外热平衡:αi*3.14*di*(Tk-Tw)=ηs*α0*f0*(Tw-Tm)0.683*rs1/4*Bm/di1/4*(Tk-Tw)-1/4*3.14*di*(Tk-Tw)=ηs*α0*f0*(Tw-Tm)Tw'=4.97E+01℃Δ=|Tw'-Tw|/Tw8.19E-01取壁温Tw=5.05E+01℃则αi=2.12E+03W/(M2k)5计算传热系数及传热面积取污垢系数ri=0,r0-0.0086(M2k)/W 计算传热系数K0=1/((1/αi+ri)*f0/fi+δ/λ*f0/fm+1/(ηs*α0))3.46E+01传热温差Θm=(ta2-ta1)/ln((tk-ta1)/(tk-ta2))13.38303969℃所需传热面积F=Qk/（K0*Θm）1.66E+02m2翅片管的总长L=F/f03.06E+02m 确定冷凝器的结构尺寸,选取垂直方向的排数,沿气流方向的排数NL N=40则宽A=L/(N*NL*2)1.27E+00m取A=1.4m则传热面积A'=12.2103296m2则实际风速Wf=2.49E+00m/s 计算空气侧阻力气流流过横向整套片的阻力损失由于*排比顺排阻力要大20%Δpa=(1+0.2)*9.81*A*(L/Deq)*(ρ*νmax)1.746.89073292Pa风机的全压P=50.31417042Pa选两台CFE710-6T_-C10-S 风量大概15000*2重新计算压力13150m3/h迎面风速Wf=2.609127m/s迎面风速Wmax=4.82953m/sΔpa=(1+0.2)*9.81*A*(L/Deq)*(ρ*νmax)1.77.06E+01Pa蒸发器的校核计算热负荷Q0=54000W制冷剂流量g=354g/s内表面的热流量qi=4422.485041W/m2取质量流速g=150kg/(m2s)总流通面积A=0.00236m2每根管的有效流通面积Ai=5.91438E-05m2蒸发器的分路数Z=39.90275631取Z'=40每一分路R22流量Gd=0.00885kg/s查的B值B=1.38则αi=B*Gd^0.2*qi^0.6/di^0.61424.149983 2、确定空气在蒸发器的状态变化由进口的空气参数t1=7℃，ts1=6℃，查焓湿图得I1=20.56KJ/kgd1=5.368g/kg干空气的密度ρρ=1.2Kg/m3空气的定压比热容Cp=1.005KJ/（kg℃）水蒸气的定压比热容Cp=4.19KJ/（kg℃）出口的干球温度t2由能量守衡Q0=Cp*ρ*V*（t2-t1）t2=0.870949℃假设出口的干球温度为t2‘=2℃由能量守衡Q0=ρ*V*（I1-I2）I2=14.4003KJ/KgI=Cpg*t+（2500+Cpq*t）*dd=0.00494Kgts2=2.81℃Tw=1.75℃,Iw=12.47KJ/Kg,dw=4.274g/kgTw=1.75℃Iw=12.47KJ/kgdw=4.274g/kg干在蒸发器中空气的平均焓值Im=Iw+（I1-I2）/Ln（（I1-Iw）/（I2-Iw））Im=16.76861KJ/kg由Tm可得Tm=4.6℃dm=4.833g/kg求析湿系ξ=1+2.46*（dm-dw）/（tm-tw）ξ=1.482505空气的气体常数Ra=287.4T！=280K进口状态的比容ν1=Ra*T1*（1+0.0016d1）/Pbν1=0.801058m3/kg故空气的体积流量空气侧的换热系数空气的迎面风速Wf=Wf=2.609127m/s则空气侧的换热系数α0=57.8W/(M2k)凝露工况下的翅片效率m=（2*α0*ξ/（λf*δf））^0.5m=47.78611则ηf=ηf=0.926096故凝露工况下的换热系数αj=αj=79.67994W/(M2k)设翅片侧热阻以及翅片与管壁热阻之和4.80E-03m2k/WK0=1/（f0/fi/αi+r+1/αj）3.19E+01传热温差Θm=（t1-t2）/ln（（t1-t0）/（t2-t0））6.80519则传热量Q=K0*Θm*F3.61E+04哪有这么麻烦，最简单12平米/hp设计冷凝器，风量10度温差，蒸发器肯定够。
甲醇_水精馏塔设计报告
《化工原理课程设计》报告一、概述................................................................. - 5 -1.1 设计依据......................................................... - 5 -1.2 技术来源......................................................... - 5 -1.3设计任务及要求................................................... - 5 -二、计算过程............................................................. - 6 -2. 1 设计方案....................................................... - 6 -2.2 塔型选择......................................................... - 6 -2.3工艺流程简介..................................................... - 6 -2.4 操作条件的确定................................................... - 7 -2.41 操作压力.................................................... - 7 -2.4.2 进料状态................................................... - 7 -2.4.3 热能利用................................................... - 7 -2.5 有关的工艺计算................................................... - 7 -2.5.1精馏塔的物料衡算............................... 错误!未定义书签。
年产30万吨甲醇精馏提纯的工段设计毕业设计
毕业设计题目：年产30万吨甲醇精馏提纯的工段设计院（系）：化学化工学院专业：化学工程与工艺学号：姓名：指导教师：完成日期：2014.6目录第一章文献综述 (4)1.1 甲醇生产工艺进展及国内发展前景 (4)1.1.1甲醇简介 (4)1.1.2甲醇的用途 (8)1.1.3甲醇的安全性 (9)1.1.4甲醇国内外合成技术现状 (10)1.3影响精馏操作的因素与调节 (12)1.3.1影响精馏操作的主要因素简析 (12)1.3.2精馏塔的产品质量控制和调节 (13)1.4 Aspen Plus工艺流程模拟 (14)第二章物料衡算和能量衡算 (16)2.1操作条件 (16)2.2物料衡算 (16)2.2.1 预塔物料衡算 (17)2.2.2 加压塔的物料衡算 (18)2.2.3 常压塔的物料衡算 (29)2.2.4 回收塔的物料衡算 (37)2.2.5 四塔实际模拟 (45)2.4整个四塔甲醇的回收率 (55)2.5加压塔、常压塔、回收塔采出甲醇的浓度 (55)第三章预精馏塔工艺设计及其附件选型 (55)3.1 设计依据 (55)3.1.1 预精馏塔设计已知条件 (55)3.1.2 塔板工艺条件计算 (56)3.1.3 塔径计算 (57)3.1.4 塔高计算 (58)3.1.5 塔板的工艺尺寸 (60)3.1.6 塔板流体力学验算 (64)3.2 预精馏塔附件选型 (71)3.2.1 管口设计 (71)3.2.2 设备管口表 (73)参考文献 (74)附录 (74)致谢 (75)年产30万吨甲醇精馏提纯的工段设计学生：xxx 指导老师：xxx摘要：本设计是关于甲醇精馏的工段及其预塔设备的设计，文中着重介绍了四塔流程。
按照课程设计任务书上的要求，文中具体内容包括：甲醇及精馏的相关内容；甲醇精馏流程介绍；精馏全流程的物料衡算和能量衡算；Aspen对全流程的模拟及分析以及Radfrac模块中的Tray Sizing对加压、常压、回收塔的尺寸设计；预精馏塔的塔设备计算及塔附件选型等。
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。
甲醇冷凝冷却器的设计
甲醇冷凝冷却器设计书化工单元操作课程设计化工单元操作课程设计题目甲醇冷凝冷却器的设计学院应用技术学院专业石油化工生产技术班级2012级学号**********学生姓名舒洋完成日期2013年12月目录一、设计任务书 (2)二、方案简介 (3)三、选型与设计指导思想 (4)四、设计方案 (5)1、确定设计方案 (5)2、确定物性数据 (5)3、计算总传热系数 (6)4、计算传热面积 (7)5、工艺结构尺寸 (7)6、换热器核算 (10)五、设计结果一览表 (14)六、主要符号说明 (15)设计任务书1、设计题目甲醇冷凝冷却器的设计2、设计任务及操作条件（1）处理能力11000 kg/h甲醇。
（2）设备形式列管式换热器（3）操作条件①甲醇：入口温度64℃，出口温度50℃，压力为常压。
②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃，压力为0.3MPa。
③允许压降：不大于105 Pa。
④每年按330天计，每天24小时连续运作。
3、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算。
方案简介本设计任务是利用循环水给甲醇降温。
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。
选择换热器时，要遵循经济、传热效果优、方便清洗、符合实际需要等原则。
换热器分为几大类：夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器、热管式换热器、列管式换热器等。
如下表所示，不同的换热器适用于不同的场合。
而列管式换热器在生产中被广泛利用。
它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大，尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。
选型与设计指导思想目前，我国已制定了管壳式换热器系列标准，设计过程中应尽可能选用系列化的标准产品，这样可以简化设计的加工。
但是实际生产条件千变万化，当系列化产品不能满足需要时，仍应根据生产的具体要求而自行设计非系列标准的换热器。
确定设计方案应遵循的主要原则为：满足工艺和操作的要求，经济效益好，确保生产安全。
甲醇废气冷凝回收效率
甲醇废气冷凝回收效率一、冷凝器设计冷凝器是废气冷凝回收工艺的核心设备，其设计对于回收效率有着至关重要的影响。
一般来说，冷凝器的设计需要考虑到废气的流量、组成以及温度等参数。
常用的冷凝器有列管式、螺旋式、板翅式等，选择哪种类型主要取决于废气的物理性质和工艺要求。
二、操作条件操作条件对废气冷凝回收效率的影响也很大。
一般来说，操作压力、温度和流速等条件都会影响回收效率。
压力对冷凝过程的影响主要体现在对饱和蒸汽压的影响上，饱和蒸汽压是决定气体冷凝压力的关键因素。
温度对冷凝过程的影响则主要体现在对传热效率和冷凝效率的影响上。
流速的影响主要体现在对传热系数和冷凝系数的影响上。
三、废气成分废气成分对冷凝回收效率也有重要影响。
如果废气中含有大量不易冷凝的组分，如氮气、氧气等，将降低冷凝回收效率。
因此，在废气冷凝回收之前，需要进行预处理，以去除这些不易冷凝的组分。
四、污染物控制废气冷凝回收过程中，污染物控制也是一个重要的环节。
如果废气中存在有毒有害物质，如硫化物、氨化物等，需要在冷凝回收过程中进行控制和治理。
一般来说，可以通过选择合适的吸收剂或催化剂等方法，将有毒有害物质转化为无毒无害物质，或者将其浓度降低到安全范围内。
五、能耗控制能耗控制也是废气冷凝回收工艺中需要考虑的一个重要因素。
一般来说，废气冷凝回收工艺的能耗主要来自于加热和冷却过程，因此需要选择高效的加热和冷却设备，以降低能耗。
此外，还可以通过优化工艺流程和操作条件等方法，降低能耗。
六、设备维护设备维护也是废气冷凝回收工艺中需要注意的一个方面。
一般来说，设备维护包括定期检查设备的运行状态、更换易损件、清洗设备等。
通过定期的设备维护，可以保证设备的正常运行，提高设备的回收效率和使用寿命。
七、分离技术分离技术是废气冷凝回收工艺中另一个重要的方面。
常用的分离技术包括重力分离、离心分离、过滤分离等。
选择哪种分离技术主要取决于废气的物理性质和工艺要求。
重力分离适用于颗粒较大的物质，离心分离适用于颗粒较小的物质，过滤分离则适用于需要去除固体颗粒的情况。
冷凝器设计计算
冷凝器换热计算第一部分：设计计算一、 设计计算流程图二、 设计计算（以HLR45S 为例）1、已知参数换热参数：冷凝负荷：Q k =61000W 冷凝温度：t k =50℃ 环境风温度：t a1=35℃ 冷凝器结构参数：铜管排列方式：正三角形叉排 翅片型式：开窗片，亲水膜 铜管型式：光管铜管水平间距：S 1＝25.4mm 铜管竖直方向间距：S 2＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 翅片间距：S f ＝1.8mm 冷凝器尺寸参数排数：N C ＝3排 每排管数：N B ＝52排2、计算过程1）冷凝器的几何参数计算翅片管外径：f b d d δ20+=＝ 9.75 mm 铜管内径：t i d d δ-=0＝8.82 mm当量直径：)()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U Ad δδ-+---==＝3.04 mm 单位长度翅片面积：322110/)4(2－⨯-=f b f S d S S f π＝0.537 m 2/m单位长度翅片间管外表面积：310/)(－⨯-=f f f b b s S d f δπ＝0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数：it i t d ff f πβ==＝20.46 2）空气侧换热系数迎面风速假定：f w ＝2.6 m/s最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为：t a1＝35℃ 取出冷凝器时的温度为：t a2＝43℃确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝39℃ 在tm ＝39℃下，空气热物性：v f =17.5×10－6m 2/s ，λf =0.0264W/mK ，ρf =1.0955kg/m 3，C Pa ＝1.103kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =783.7由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数meq eq nf f O d d C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中：362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqd d d A γγγ-⨯-+-=＝0.1852⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-=1000Re 24.036.1f A C ＝0.217 eqd n γ0066.045.0+=＝0.59311000Re 08.028.0f m +-=＝-0.217铜管差排的修正系数为1.1，开窗片的修正系数为1.2，则空气侧换热系数为：(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'o o αα=×1.1×1.2＝66.41 W/m 2K对于叉排翅片管簇：fd s 1=ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.121'-=l l ρρ=2.7681 式中：21,l l 为正六边形对比距离，21l l =翅片当量高度：)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h ＝0.01169 mδλαa om 2==75.4 m -1翅片效率：')'(mh mh tgh f =η ＝0.802 表面效率：)1(1f tf s f f ηη--=＝0.8123） 冷媒侧换热系数冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为： 对R22在管内冷凝C=0.683，25.0sm r B ，如下表：取管内壁温度为：t w =46.5℃， 冷凝温度：t k =50℃冷媒定性温度：2/)(k w m t t t +=t m =48.25℃ 插值得：25.0s r ＝19.877，m B ＝67.68 因而：4/125.0)(1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α＝2998×(t k －t w ) －0.25如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：2998×(50-t w ) －0.25×3.14d i （50-t w ）=0.812×66.4×0.56666×（t w -35） 解方程可得：t w =46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。
甲醇原料预热换热器的设计--大学毕业设计论文
化工设计课程设计甲醇精馏车间设计——甲醇原料预热换热器的设计班级：高材121姓名：***学号：********指导教师：***《化工设计》课程设计任务书学号姓名班级12416001 刘旭高材12112416002 王志鹏高材12112416003 孙智成高材12112416004 周智杰高材12112416005 王振祥高材12112416006 周敏高材12112416007 张雨昕高材121一、设计内容1.布置设计任务，本次课程设计内容为化工生产车间的设计；2.按照设计任务书要求做好预习，搜集设计资料；3.撰写项目建议书，并进行可行性论证；4.设计方案确定；5.工艺流程图设计；6.主要设备的工艺设计计算(要有电算)；7.设备的设计计算及选型；8.生产装置的自动控制设计；9.车间布置设计；10.生产装置的经济评价；11.绘制工艺流程图、设备装配图、设备车间布置图；12.撰写设计说明书。
二．编写设计说明书作为整个设计工作的书面总结。
内容包括：封面、目录、设计任务书、前言(课程设计意义、作用，要进行的工作内容)、项目建议书、可行性分析、确定设计方案(多方案比较)、工艺流程设计及说明、工艺计算(要有电算内容)、设备设计及选型、自动控制设计、设计结果汇总表、车间布置设计、经济技术分析、结束语、附图：1.工艺流程图、2.主体设备装配图、3.车间设备布置图目录1.项目建议书、方案设计 (3)2.1甲醇原料预热换热器的设计条件及主要物性参数 (13)2.1.1设计条件 (13)2.1.2.主要物性参数 (14)2.2工艺设计计算 (14)2.2.1.估算传热面积 (14)2.2.2.换热器工艺结构 (15)2.2.3.壳体内径 (18)2.2.4折流板 (18)2.2.5.其它主要附件 (19)2.2.6接管 (19)2.3换热器核算 (20)2.3.1.热流量核算 (20)2.3.2 换热器内流体阻力计算 (22)2.4设备设计计算 (24)2.4.1筒体及封头壁厚计算 (24)2.4.2主要附件选型 (26)2.4.3接管选型及补强 (27)2.4.4管板的选型 (30)2.4.5管箱的选型 (31)2.4.6鞍座的选型 (32)2.5主要结构尺寸及计算结果汇总 (33)3.甲醇预精馏塔的设计 (35)4.甲醇加压精馏塔的设计 (37)5.甲醇常压精馏塔的设计 (38)6.常压塔塔顶冷凝器的设计 (40)7.个人总结 (42)8.参考文献 439.附录（装配图）1.项目建议书、方案设计1.1设计条件甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛、丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。
化工原理课程设计说明书——(甲醇-水)
目录一．概述 (3)1.设计原始条件 (3)2.板式塔类型 (3)3.工艺流程选定 (4)二．精馏塔物料衡算 (4)三、经济费用估算 (5)1.最小回流比Rmin计算（图解法） (5)2.精馏塔气、液相负荷 (7)3.精馏、提镏段操作方程 (7)4.理论塔板数N (8)5.总板效率ET和实际板数NT (8)6.塔径估算 (9)7.年总费用估算 (11)四．精馏塔塔体工艺尺寸计算 (14)1.最适回流比Ropt的求取 (14)2.精馏塔气、液相实际负荷 (15)3.精馏、提镏段操作方程 (15)4.理论塔板数N (15)五、塔板主要工艺尺寸及流体力学性能计算 (16)1.塔径初选 (16)2．塔径初步核算 (17)3.堰及降液管设计（选用齿形堰） (18)4.孔布置 (19)5.干板压降h和塔板压降P h (19)c6.漏液计算并验其稳定性 (20)7.校核液泛情况 (20)8.雾沫夹带 (21)9.计算结果整理 (21)六．描绘负荷性能图（第一块塔板） (22)1.漏液线 (22)2.过量雾沫夹带线 (22)3.液泛线 (22)4.液相上限线 (23)5.液相下限线 (23)6.操作线 (23)七描绘负荷性能图 (24)第一块板(精馏段第一块板) (24)八附属设备的设计 (29)1.塔高计算 (29)2.泵的设计和选型 (29)4.冷却器选用 (32)5.塔底再沸器的选用 (33)6.全凝器选用 (33)(图一) 由图一查得，x F =0.3152时，泡点进料t b =77.1℃ 此时进料状况 参数q=1， 所以q 线方程为：f x x用图解法，在图二上做q 线，与相平衡线交与e 点（0.3152， 0.6758），所以，最小回流比为： 8889.03152.06758.06758.09964.0min =--=--=e e e D x y y x R取操作回流比为：33.18889.05.15.1min =⨯=⨯=R R2.精馏塔气、液相负荷精馏段：)/(26.4269.3133.1h kmol D R L =⨯=⨯= ())/(95.7369.3133.21h kmol D R D L V =⨯=+=+= 提镏段：)/(65.14239.10026.42h kmol qF L L =+=+=')/(95.7370.6865.142h kmol W L V =-=-'='3.精馏、提镏段操作方程换热器费用)/(1645002000年元==A C F 7.3冷却水费用30℃时，)/(174.4,K kg kJ C pc ⋅=水 5=∆t ℃ s kg t C Q Q m pc /296.375174.413.1724.76132=⨯+=∆⋅+=冷)/(44.3222371000/3.080003600296.37年元=⨯⨯⨯=Cw 7.4蒸气费用150.9℃时，水的潜热kg kj r /4.21159.150=s kg r Q Q m /4647.0)(9.15041=+=蒸年）（元/22.29442421000/220800036004647.0s =⨯⨯⨯=C7.5 年总费用年）（元/368065805.1)(33.0=+++⨯=w s F D C C C C C 四．精馏塔塔体工艺尺寸计算1.最适回流比Ropt 的求取通过对R/Rmin 与费用关系的优化计算，选取Ropt=1.1Rmin总费用与R/Rmin 的关系如图所示。
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3.2 确定物性数据热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K 冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K 定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程甲醇蒸气的定性温度为T =337.85K ，2T =337.85K ，1T = 337.85K管程冷却水的定性温度为1t =300.15K ，2t =317.15 ， t=(300.15+317.15)/2=308.15K根据定性温度，分别查取相关文献[1]，【2】壳程和管程流体的有关物性数据甲醇蒸气在337.15K 下的物性数据: 密度 ρ1=1.193/Kg m 定压比热容 p1c =1.620/()KJ Kg K ⋅ 热导率 λ1 =0.013/()KJ Kg K ⋅ 粘度 μ1 =0.011mPa s ⋅ 汽化潜热 γ =1100/KJ Kg 冷却水在308.15K 下的有关物性数据: 密度 ρ0=994.063/Kg m 定压比热容 p0c =4.165/()KJ Kg K ⋅ 热导率 λ0 =0.623/()KJ Kg K ⋅ 粘度 μ0 =0.7245mPa s ⋅ 3.3 估算传热面积 3.3.1热流量 甲醇质量流量：s1W =1.2×3600×1.19=5140.8/h Kg =1.428/s Kg 甲醇热负荷：1Q '=5140.8×1100=5.655×610/KJ h =1570.8KW 3.3.2平均传热温差t ∆m=t t ln t -2121∆∆∆∆t =5.1317-5.83375.1300-85.337ln 5.1317-5.8337-5.1300-85.337）（）（K 628.3 ≈ 其中t 1∆=t -11T ，t Δ2=t -22T ，T 1=T 2=337.85K 3.3.3冷却水用量s0W =）（t C Q p Δ000=5.655×610/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2/h Kg =22.2/s Kg 3.3.4传热面积初值估算查文献[1]取总传热系数K=8002/()W m K ⋅估算传热面积:A 估=）（t K Q Δm =1570.8×310/（800×28.36）=69.2352m 3.4 核算总传热系数K 3.4.1管径和管内流速选用Φ19mm ×2mm 的碳钢管，取管内u i =0.57m /s ,其内径m i 015.0d =，外径m d o 019.0=3.4.2计算管程数和传热管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数u d V n i 2i e 4π==.57015.0085.706.099422.22⨯⨯=221.83≈221（根）按单管程计算，所需传热管长度为L =n d A e o π估=22119.004.1369.235××=5.25m 根据传统换热器管长可取6米单程换热器，则传热管总根数N T =221（根）3.4.3平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数 R=5.1300-5.13175.8337-5.8337=0 P=5.1300-5.83375.1300-5.1317=0.45 查文献[4]，按单壳程温差校正系数应查有关图表。
可得Φt ∆=1 平均传热温差'm t ∆=t ∆⋅m t ΔΦ=1×28.36=28.36℃ 3.4.4传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列。
取管心距t=1.25d 0，则 t=1.25×19=23.75≈25(mm)查文献[8]，对于单管程换热器，横过管束中心线的管数16.3517c n ==≈根 管束的分程方法：采用单管程共有传热管221根， 3.4.5壳体内径本设计采用单管程结构正三角形排列，查文献[6]，壳体内径可用下式计算：D=t （1-n c ）+b 2‘，管束中心线上最外层管的中心至壳体内径的距离.5mm 2819.51.51'=⨯==d b o 则壳体内径为：D=19.511-1725⨯+）（=428.5mm 圆整后取壳体直径为D=500mm 3.4.6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高为'h =0.25×500=125mm两相邻折流挡板的距离（板间距）为： h=D .80=0.8×500=400mm ，故可取h=400mm, 折流板数目：1-折流板间距传热管长=N B =4006000-1=14（块）折流板圆缺面水平装配。
3.4.7污垢热阻和管壁热阻管程冷却水的污垢热阻 R di =0.00034W K m ⋅2 壳程纯净甲醇气体的污垢热阻 R do =0 管壁热阻R w =λwb，其中b 为传热管壁厚，m ；λw 为管壁热导率，/()W m K ⋅碳钢在308.15K 下的热导率为51.10/()W m K ⋅，所以R w =.15102.00=0.000039W K m ⋅2 3.4.8管程给热系数管内流通面积 A i =n e i d 4π2=4π×015.02×221=0.03902m管内流速 A W u i s i ρ00= =0390.006.9942.22×=0.5726m /s管内雷诺系数 Re i =μρ00u d i i =107245.006.9945726.0015.03-⨯⨯⨯=11784.65（湍流）管内普朗特数 Pr i =λμ000c p =326.0107245.041653-⨯⨯=4.844对流传热系数44.8456.11784015.0623.0023.0Pr Re λ23.00α.408.04.08.00⨯⨯⨯=⋅⋅=i i ii d=32452/()W K m ⋅ 3.4.9壳程给热系数查文献[4]，壳程对流传热系数)(Δμγλρ725.0α23241td n g o o =式中，γ为比汽化热，g K Jρ为冷凝液的密度，3/Kg mλ为冷凝液的热导率,/()W m K ⋅μ为冷凝液的黏度,mPa s ⋅t ∆为饱和温度T s 与外壁温度T w 之差，n 为水平管束在垂直列上的管子数，该换热器为单管程单壳程共221跟管子，管子按照三角形排列，则有 n ≈10定性温度取膜温，即2T T T w s +=定现假设管外壁温K T w 330=，则K T w T t s 15.7330-15.337-===∆K T T T w s 755.33323305.13372=+=+=定,在该定性温度下： m kg .6760ρ3=，s Pa ⋅=m 342.0μ，)(m 8.197λK m W ⋅=）（15.719.001042.3010101100978.101.89.676025.70Δμγλρ725.0α3-3233241323241)(⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==td n g o o=28052/()W K m ⋅ 3.4.10壁温核算热流体在管内流动，T s =337.15K ，则单根水平管的传热量W Q Q 96.7107221W10.8157022131=⨯==单，根据壁温公式有 A R t t A b t T A R T T Q idi i m o do o 1)α1(-λ-1)α1(-w w w w w+==+=单 式中，T w 为管外壁温，t w 为管内壁温，R di 为管程冷却水污垢热阻，R do 为壳程纯净甲醇气体的污垢热阻，b 为管厚度，A i 为单根换热管的内表面积，A o 为单根换热管外表面积，A m 为单根换热管平均表面积，λw 为碳钢热导率。
619.004.13128051-15.337⨯⨯⨯=T Q w单，求得 T w =330.07K ，这与假设相差不大，可以接受。
3.4.11计算总传热系数Kd d d dR d d b R K i o i i o di m odo o ⋅+⋅+++=α1λα11w式中 d i 为管子内径，d o 为管子外径，d m 为管子平均直径，αi 为管程传热系数，αo 为壳程传热系数。
R di 为管程污垢热阻，R do 壳程污垢热阻，λw 为碳钢热导率将已知数据代入上式，得015.0019.032451015.0019.00034.0017.0019.000.15102.000280511⨯+⨯+⨯++=K=818.832/()W m K ⋅3.4.12计算传热面积裕度传热面积㎡43.6676.3283.881810.81570Δ31=⨯⨯==t K Q A m c实际传热面积A p =N l d T o π=3.14×0.019×6×221=79.109㎡该换热器的面积裕度为16.95%43.66743.667-79.109-===A A A H ccp传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
3.5 核算压力降 3.5.1管程压降P i ∑∆查文献[9]，N N F P P P p s t i )ΔΔ(ΣΔ21+=式中，F t 为结垢校正系数；N s 壳程数；N p 为管程数；P ∆1为直管阻力压强降，Pa ;P ∆2为回弯管压强降，Pa ；查文献[3]，取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,则00667.0151.0==d e i，而5.611784Re =i ，于是03646.05.6117846800667.01.0Re 681.0λ)()(23.023.0=+==+ii d ie pa u d l P i i i3.6237627265.06.099415.0063646.002ρλΔ2201=⨯⨯⨯==pa u P i 88.48825726.006.99432ρ3Δ2202=⨯⨯=⨯= 对正三角形排列F t =1.4，且N s =1，N p =1，则pa N N F P P P p s t i 714.4011114.1)88.48863.2376()(21=⨯⨯⨯+=∆+∆=∑∆ 3.5.2壳程压降壳体流通面积 )(d n D h S o c o -==0.4×（0.5-019.017×）=0.07082m 因为，s1W =1.2/s Kg ，所以：壳程流速 S W u o s o ρ11==0708.019.12.1×=14.24m /s当量直径m d d t d o o e 01729.0019.0π019.04π-025.0234π4π-2342222=⨯⨯⨯⨯==）（）（ 雷诺系数40.2663510011.019.124.1401729.0μρRe 3-11=⨯⨯⨯==u d o e o （湍流） 壳程普朗特数371.1013.010011.010620.1λμPr 3-3111=⨯⨯⨯==c p o壳程压降 N F P P P s t o )('2'1∆+∆=∆∑ 其中1=N s ,1=F t 流体流经管束的阻力2)1(21'1u N n f F P oB c o ρ+=∆摩擦系数4897.0Re 0.5228.0-=⨯=oo f已知: 14=N B ，5.0=F ，17=n c s m u o /4.214=2)1(21'1u N n f F P oB c o ρ+=∆=24.214×9.11×)1+14(×17×978.40×.502=7533.16Pa6.3320924.2149.11.50.402-.53142ρ)2-5.3(Δ221'2=⨯⨯⨯⨯==）（u D h N P o B Pa 故N F P P P s t o )('2'1∆+∆=∆∑=113209.367533.16××+）（=10742.52Pa。