化工設计稿年产55万吨甲醇精馏车间设计稿粗甲醇预热器设计稿2483230.docVIP

化工设计课程设计 ———— 年产55万吨甲醇精馏车间设计 ————粗甲醇预热器的设计 学生姓名：?? 学校：???? 专业班级：??101 学号 指导老师：??? 目录 1.1设计条件及主要物性参数 2 1.1.1设计条件 2 1.1.2.主要物性参数 3 1.2工艺设计计算 3 1.2.1.估算传热面积 3 1.2.2.换热器工艺结构 4 1.2.3.壳体内径 6 1.2.4折流板 6 1.2.5.其它主要附件 7 1.2.6接管 7 1.3换热器核算 7 1.3.1.热流量核算 7 1.3.2 换热器内流体阻力计算 10 1.4设备设计计算 11 1.4.1筒体及封头壁厚计算 11 1 .4.2主要附件选型 13 1.4.3接管选型及补强 13 1 .4.4管板的选型 16 1.4.5管箱的选型 17 1.4.6鞍座的选型 18 1.5主要结构尺寸及计算结果汇总 18 附录：预热器装配图 19 1.1设计条件及主要物性参数 1.1.1设计条件 1.设计任务 粗甲醇原料预热器设计，对冷物流粗甲醇（甲醇90%）进行预热（由40 oC加热至69 oC），年需量60.9万吨/年，压力为0.15MPa，要求管程和壳程压差均小于50kpa，设计标准式列管换热器。 2.选择换热器类型 流体温度的变化情况：混合流体进口温度为40 oC，出口温度为69 oC，压力为0.15MPa，查表得对应饱和蒸汽温度为111.2 oC。出口温度不变，但发生相变，转化为水。由于管程和壳程压差均小于50KPa，且进出口温度变化不大。因此，选用固定管板式换热器。 3.流程安排 因为饱和蒸汽比较清净，表面传热系数与流速无关且冷凝液容易排出。所以饱和蒸汽宜走壳程。而甲醇的黏度η（0.5-1）×10-3Pa(s。宜走管程。综上，甲醇走管程，水蒸气走壳程。 1.1.2.主要物性参数 定性温度 对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。查表得甲醇黏度都很低，故管程液体的定性温度为 ℃ 壳程饱和水蒸汽在0.15MPa压力下的定性温度为 ℃。 2.各组分物性参数 根据定性温度分别查到管程和壳程流体的有关物性数据。如下表 表1 水蒸气在111.2oC下的物性参数 密度ρ 0.8585 kg/m3 定压比热容Cp 4.235 kJ(kg-1(k-1 焓ΔH 466.4 kJ(kg-1(k-1 汽化热r 2228.9 kJ(kg-1 热导率λ 0.685 w(m-1( k-1 黏度η 0.256×10-3 Pa(s 表2 甲醇在54.5℃下的物性参数 密度ρ 793 kg/m3 定压比热容Cp 2.65 kJ(kg-1(k-1 热导率λ 0.187 w(m-1( k-1 黏度η 0.49×10-3 Pa(s 1.2工艺设计计算 1.2.1.估算传热面积 1.换热器的热流量 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： 其中 Kg/h =t2-t1=69-40=29 K 所以 热流量KJ/h=1641.88KW 对于有相变化的单组份饱和蒸汽冷凝过程，其热流量衡算可表示为 则饱和水蒸气的用量 Kg/h 2.平均传热温差 由于在相同德流体进出口温度下，逆流流型具有较大的传热温差，所以在工程上，若无特殊需要，均采用逆流。故本次设计采用逆流方式。 =55.4 ℃ 3.估算传热面积 ，假设K=600 W/（m2·k） 所以 m2 1.2.2.换热器工艺结构 1.管径及管内流速 若选择较小的管径，管内表面传热系数可以提高，而且对于同样的传热面积来说可以减小壳体直径。但管径小，流动阻力大，清洗困难，设计可根据具体情况用适宜的管径。 管内流速的大小对表面传热系数及压力降的影响较大，一般要求所选的流速应使流体处于稳定的湍流状态，即雷诺指数大于10000，对于传热热阻较大的流体后易结垢流体应选取较大的流速。另外还要考虑在所选的流速下，换热器应有适当的管长和管程数，并保证不会由于流体的动力冲击导致管子强烈振动而损坏换热器。 综上考虑，选用无缝钢管（20号钢），选取管内流速u=1m/s。 2. 确定管长、管程数和总管数 选定管径和管内流速后，可