计算机辅助设计任务01.doc

2 设计部分 2.1 设计任务书 　　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℃预热至℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：2.1　　设计条件数据 物料 流量 组成（含乙醇量）操作压kg/h mol% ℃ ℃ MPa 釜液109779 3.3 145 0.9 原料液102680 7 95 128 0.53 　　试设计选择适宜的换热器。2.2 管壳式换热器的选用和设计计算步骤[2]1． 试算并初选设备规格　　 (1) 确定流体在换热器中的流动途径。　　 (2) 根据传热任务计算热负荷Q。　　 (3) 确定流体在换热器两端的温度，选择列管式换热器的型式；计算定性温度，并确定在定性温度下流体的性质。　 计算平均温度差，并根据温度校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。　　 (5) 依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K选值。 (6) 由总传热速率方程＝KSΔtm，初步算出传热面积S，并确定换热器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上的排列等)，或按系列标准选择设备规格。2． 计算管、壳程压强降根据初定的设备规格，计算管、壳程流体的流速和压强降。检查计算结果是否合理或满足工 艺要求。若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的设备，重新计算压强降直至满足要求为止。3． 核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数 和，确定污垢热阻和，再计算总传热系数K，15%-25%的裕度，则初选的设备合适。否则需另K值，重复以上计算步骤 。2.3 传热量及釜液出口温度 A. 传热量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tm ℃ 分别查得乙醇、水的物性为：2.2 粘度μ热导率λ密度ρ比热容Cp（cp）（W/(m·℃)）（kg/m3）（kJ/kg℃）乙醇0.29 0.149 700 3.182 水0.26 0.685 949.4 4.237 混合物0.262 0.539 879.9 4.067 以上表中混合物的各物性分别由下式求得[2]：　　混合物：　cp 　　混合物热导率： W/(m·℃)　　混合物密度： 　kg/m3　　混合物比热容：　kJ/(kg℃)　　式中为组成为i的摩尔分率，为组分i的质量分率。其他符号意义同前。所需传递的热流量： Cpm×（t2-t1） 　　　　　　　　　　KW B. 确定釜液出口温度 　　假设＝113℃，则定性温度为：　　　　　　　　℃ 由可查得乙醇、水物性，亦由以上推荐公式分别求得釜液的物性：2.3 粘度μ热导率λ密度ρ比热容Cp（cp）（W/(m·℃)）（kg/m3）（kJ/kg℃）乙醇0.222 0.144 678.0 2.617 水0.224 0.686 935.6 4.267 釜液0.224 0.578 908.0 4.135 由热流量衡算得：　　　　　　　　＝113.1℃ 2. A. 换热器的程数Nk对于无相变的多管程的换热器壳程数Nk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1所示，采用图解方法确定壳程数Nk[8]。 图解壳程数Nk 2.1 如图-1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。. 流程冷、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）走壳程如图2所示。 流程示意图2.2 2.5 估算传热面积 .传热温差tm 　　前面已提供了釜液及原料液进出口温度，于是可得：　　　　　　　　　　在列管式换热器中由于加折流板或多管程，冷、热两流体并非纯逆流，以上应加以校正，其校正系数Et按以下步骤求得[2]：　　　　 　　　　　　　　　　由R、P及壳程数查[2]图得：Et，于是得传热温差校正值为：　　　　　　　　tm = Et×